JP7022140B2 - Precooling of natural gas by high pressure compression and expansion - Google Patents
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- F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
- F25J1/0278—Unit being stationary, e.g. on floating barge or fixed platform
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- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
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- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
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- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
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- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
- F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
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- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/20—Integrated compressor and process expander; Gear box arrangement; Multiple compressors on a common shaft
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/22—Compressor driver arrangement, e.g. power supply by motor, gas or steam turbine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/30—Compression of the feed stream
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/80—Hot exhaust gas turbine combustion engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
- F25J2270/06—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop with multiple gas expansion loops
Description
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、引用によってその全体が本明細書に組み込まれている2017年2月13日出願の「高圧圧縮及び膨張による天然ガスの予冷」という名称の米国特許出願第62/458,127号の優先権利益を主張するものである。
[Cross-reference to related applications]
This application is in US Patent Application No. 62 / 458,127 entitled "Precooling Natural Gas by High Pressure Compression and Expansion" filed February 13, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety. It claims priority interests.
この出願は、引用によってその開示が全体的に本明細書に組み込まれている共通の発明者及び譲受人を有して本明細書と同等日付に出願の「天然ガス給送ストリームを予冷することによるLNG生成システム内の効率の増大」という名称の米国仮特許出願第62/458,131号明細書に関連するものである。 This application has a common inventor and transferee whose disclosure is incorporated herein by reference in its entirety and precools the "natural gas feed stream" of the application on the same date as the specification. It relates to US Provisional Patent Application No. 62 / 458, 131, entitled "Increased Efficiency in LNG Generation Systems".
本発明は、液化天然ガス(LNG)を形成するための天然ガスの液化に関し、より具体的には、主要施設の建設及び/又は保守、及び/又は従来LNGプラントの環境影響が有害である場合がある遠隔又は敏感な区域でのLNGの生成に関する。 The present invention relates to the liquefaction of natural gas to form liquefied natural gas (LNG), more specifically when the construction and / or maintenance of major facilities and / or the environmental impact of conventional LNG plants is harmful. Concerning the generation of LNG in certain remote or sensitive areas.
LNG生成は、天然ガスの豊富なサプライを有する場所から天然ガスに対する力強い需要を有する遠くの場所に天然ガスを供給する急速に成長している手段である。従来のLNG生成サイクルは、a)水、硫黄化合物、及び二酸化炭素のような汚染物質を除去する天然ガス資源の初期処理と、b)自己冷凍、外部冷凍、希薄オイル、その他を含む様々な可能な方法によってプロパン、ブタン、ペンタンなどのような一部の重質炭化水素ガスの分離と、c)近大気圧で約-160℃の液化天然ガスを形成するために実質的に外部冷凍による天然ガスの冷凍と、d)この目的に対して設計された船舶又はタンカーでの市場場所へのLNG製品の搬送と、e)天然ガス消費者に分配することができる加圧天然ガスへの再ガス化プラント内のLNGの再加圧及び再ガス化とを含む。従来のLNGサイクルの段階(c)は、かなりの炭素及び他の放出物を放出する大型ガスタービンドライバによって多くの場合に給電される大型冷凍圧縮器の使用を通常は必要とする。数十億という米ドルの大型資本投資及び広範なインフラストラクチャが、液化プラントの一部として必要である。従来LNGサイクルの段階(e)は、低温ポンプを使用して必要な圧力までLNGを再加圧する段階、及び次に中間流体を通るが最終的には海水で熱交換することにより、又はLNGを加熱して蒸発させるために天然ガスの一部分を燃焼させることによってLNGを加圧天然ガスに再ガス化する段階を一般的に含む。 LNG production is a fast-growing means of supplying natural gas from locations with abundant supplies of natural gas to distant locations with strong demand for natural gas. Traditional LNG generation cycles can include a) initial treatment of natural gas resources to remove contaminants such as water, sulfur compounds, and carbon dioxide, and b) self-freezing, external freezing, dilute oil, and more. Separation of some heavy hydrocarbon gases such as propane, butane, pentane, etc., and c) liquefied natural gas at about -160 ° C at near atmospheric pressure, which is substantially natural by external freezing. Refrigeration of gas and d) transportation of LNG products to market locations on ships or tankers designed for this purpose, and e) regassing to pressurized natural gas that can be distributed to natural gas consumers. Includes repressurization and regasification of LNG in the conversion plant. The stage (c) of the conventional LNG cycle usually requires the use of a large refrigerating compressor, often powered by a large gas turbine driver that emits significant carbon and other emissions. Large capital investment of billions of US dollars and extensive infrastructure are needed as part of the liquefaction plant. Conventionally, the stage (e) of the LNG cycle is the stage of repressurizing the LNG to the required pressure using a low temperature pump, and then passing through the intermediate fluid but finally by exchanging heat with seawater, or the LNG. It generally comprises the step of regasifying LNG into pressurized natural gas by burning a portion of the natural gas to heat and evaporate.
一般的にLNG生成は公知であるが、技術改善は、効率を高めてLNG生成を追加の地理的区域に拡張する有意な機会をLNG生産者に依然として提供することができる。例えば、浮遊式LNG(FLNG)は、LNGを生成するための比較的新しい技術オプションである。この技術は、バージ又は船舶のような浮遊構造体上のガス処理及び液化施設の建設を伴うものである。FLNGは、海岸へのガスパイプラインを建設するのが経済的に実行可能でない沖合に取り残されたガスを収益化するための技術的ソリューションである。FLNGはまた、遠隔の環境に敏感な及び/又は政治的に困難な領域に位置付けられた陸上及び沿岸ガス田に対して益々考慮されている。この技術は、それが生産現場で縮小した環境的フットプリントを有することで従来の陸上LNGに優るある一定の利点を有する。この技術はまた、LNG施設の大半がより低い賃金率を有して実行リスクが低減される造船所で建設されるので、プロジェクトをより速くかつより低コストで達成することができる。 Although LNG production is generally known, technological improvements can still provide LNG producers with a significant opportunity to increase efficiency and extend LNG production to additional geographic areas. For example, floating LNG (FLNG) is a relatively new technical option for producing LNG. This technique involves the construction of gas treatment and liquefaction facilities on floating structures such as barges or ships. FLNG is a technical solution for monetizing offshore gas that is not economically feasible to build a gas pipeline to the coast. FLNG is also increasingly considered for terrestrial and coastal gas fields located in remote environmentally sensitive and / or politically difficult areas. This technique has certain advantages over traditional onshore LNG in that it has a reduced environmental footprint at the production site. The technology can also accomplish projects faster and at lower cost, as the majority of LNG facilities are built in shipyards with lower wage rates and reduced execution risk.
FLNGは、従来の陸上LNGに勝るいくつかの利点を有するが、この技術の適用において有意な技術的課題が残っている。例えば、FLNG構造体は、多くの場合に陸上LNGプラントに利用可能であると考えられるものの4分の1未満である面積又は空間に同じレベルのガス処理及び液化を提供しなければならない。この理由のために、その容量を維持しながら液化施設のフットプリントを縮小し、それによって全体プロジェクトコストを節減する技術を開発する必要性が存在する。いくつかの液化技術がFLNGプロジェクトに対する使用に関して提案されている。主導的技術は、単一混合冷媒(SMR)工程、二重混合冷媒(DMR)工程、及び膨張器ベースの(又は膨張)工程を含む。 FLNG has several advantages over traditional onshore LNG, but significant technical challenges remain in the application of this technique. For example, FLNG structures must provide the same level of gas treatment and liquefaction for areas or spaces that are often less than a quarter of what is considered available for onshore LNG plants. For this reason, there is a need to develop technologies that reduce the footprint of liquefaction facilities while maintaining their capacity, thereby reducing overall project costs. Several liquefaction techniques have been proposed for use in FLNG projects. Leading techniques include a single mixed refrigerant (SMR) step, a double mixed refrigerant (DMR) step, and an expander-based (or expanded) step.
DMR工程とは対照的に、SMR工程は、完全液化工程に関連付けられた全ての機器及びバルクが単一FLNGモジュールに収まることを可能にする利点を有する。SMR液化モジュールは、完全SMRトレインとしてFLNG構造体の上甲板上に置かれる。この「ボックス内のLNG」概念は、それが、FLNG構造体が建設される場所とは異なる場所でのSMRトレインの検査及び試運転を可能にするので、FLNGプロジェクト実行にとって好ましい。それはまた、それが、賃金率が従来製作ヤードでの賃金率よりも高くなる傾向がある造船所での労働時間を短縮するので、労働コストの節減を可能にすることができる。SMR工程は、他の混合冷媒工程と比較する時に比較的効率的、簡単、及び小型の冷凍工程であるという追加の利点を有する。更に、SMR液化工程は、典型的に膨張器ベースの液化工程よりも15%から20%より効率的である。 In contrast to the DMR process, the SMR process has the advantage of allowing all equipment and bulk associated with the complete liquefaction process to fit into a single FLNG module. The SMR liquefaction module is placed on the upper deck of the FLNG structure as a complete SMR train. This "LNG in box" concept is preferred for FLNG project execution as it allows inspection and commissioning of SMR trains at locations different from where the FLNG structure is constructed. It can also enable labor cost savings as it reduces working hours at shipyards, where wage rates tend to be higher than wage rates in traditional production yards. The SMR process has the additional advantage of being a relatively efficient, simple, and compact freezing process when compared to other mixed refrigerant processes. Moreover, the SMR liquefaction step is typically 15% to 20% more efficient than the inflator-based liquefaction step.
FLNGプロジェクトでのLNG液化に対するSMR工程の選択は、その利点を有するが、SMR工程に対するいくつかの欠点がある。例えば、プロパンのような可燃性冷媒の必要とされる使用及び貯蔵は、FLNGに関する損失防止問題を有意に増大させる。SMR工程はまた、容量が制限され、これは、望ましいLNG生成に達するのに必要なトレインの数を増大する。これらの理由及びその他のために、有意な量の上甲板空間及び重量がSMRトレインに必要である。上甲板空間及び重量は、FLNGプロジェクトコストを有意に押し上げるので、SMR液化工程を改善して上甲板空間、重量、及び複雑性を更に低減し、それによってプロジェクト経済性を改善する必要性が残っている。 The choice of SMR process for LNG liquefaction in the FLNG project has its advantages, but has some drawbacks for the SMR process. The required use and storage of flammable refrigerants such as propane significantly increases the loss prevention problem with FLNG. The SMR process is also capacity limited, which increases the number of trains required to reach the desired LNG production. For these reasons and others, a significant amount of upper deck space and weight is required for the SMR train. Since the upper deck space and weight significantly increase the FLNG project cost, there remains a need to improve the SMR liquefaction process to further reduce the upper deck space, weight and complexity, thereby improving the project economy. There is.
膨張器ベースの工程は、それをFLNGプロジェクトに十分に適するものにするいくつかの利点を有する。最も有意な利点は、この技術が外部炭化水素冷媒の必要なく液化を提供することである。プロパン貯蔵庫のような液体炭化水素冷媒在庫を除去することは、FLNGプロジェクトに関する安全性懸念を有意に軽減する。混合冷媒工程と比較して膨張器ベースの工程の追加の利点は、主な冷媒が大部分は気相に残るので、膨張器ベースの工程が沖合運動に対してあまり敏感でないことである。しかし、毎年2百万トン(MTA)よりも高いLNG生成を有するFLNGプロジェクトへの膨張器ベースの工程の適用は、混合冷媒工程の使用よりも魅力が薄れることが判明している。膨張器ベースの工程のトレインの容量は、典型的に1.5MTA未満である。対照的に、公知の二重混合冷媒工程のもののような混合冷媒工程トレインは、5MTAよりも高いトレイン容量を有することができる。膨張器ベースの工程トレインのサイズは、その冷媒が工程全体を通してほとんどが蒸気状態のままであり、冷媒がその顕熱を通してエネルギを吸収するので制限される。これらの理由のために、冷媒体積流量は、工程を通して大きく、熱交換器のサイズ及び配管は、混合冷媒工程のものよりも相応に大きい。更に、圧伸器馬力サイズの制限は、膨張器ベースの工程トレインの容量が増加する時に平行回転機械をもたらす。膨張器ベースの工程を使用するFLNGプロジェクトの生産速度は、複数の膨張器ベースのトレインが許容される場合に2MTAよりも高くすることができる。例えば、6MTAのFLNGプロジェクトに関して、6又は7以上の平行膨張器ベースの工程トレインは、必要な生産を達成するのに十分である場合がある。しかし、機器数、複雑性、及びコストは、全て複数の膨張器トレインと共に増加する。これに加えて、混合冷媒工程と比較して膨張器ベースの工程の工程単純性の仮定は、混合冷媒工程が1又は2のトレインで必要な生産速度を得ることができるのに、複数のトレインが膨張器ベースの工程に必要である場合に疑問視され始めている。これらの理由のために、膨張器ベースの工程の利点を有する高LNG生成容量FLNG液化工程を開発する必要性が存在する。容器の運動がガス処理に対して有する課題により良く対処することができるFLNG技術ソリューションを開発する更に別の必要性が存在する。 The inflator-based process has several advantages that make it well suited for FLNG projects. The most significant advantage is that this technique provides liquefaction without the need for external hydrocarbon refrigerants. Eliminating liquid hydrocarbon refrigerant inventories, such as propane storage, significantly reduces safety concerns regarding FLNG projects. An additional advantage of the inflator-based process over the mixed refrigerant process is that the inflator-based process is less sensitive to offshore motion, as the main refrigerant remains largely in the gas phase. However, the application of the inflator-based process to FLNG projects with LNG production higher than 2 million tonnes (MTA) each year has been found to be less attractive than the use of mixed refrigerant processes. The capacity of the train in the inflator-based process is typically less than 1.5 MTA. In contrast, a mixed refrigerant process train, such as that of a known double mixed refrigerant process, can have a train capacity higher than 5 MTA. The size of the inflator-based process train is limited because the refrigerant remains largely vapor throughout the process and the refrigerant absorbs energy through its sensible heat. For these reasons, the refrigerant volume flow rate is large throughout the process, and the size and piping of the heat exchangers are correspondingly larger than those of the mixed refrigerant process. In addition, the limitation of the stretcher horsepower size results in a parallel rotating machine as the capacity of the inflator-based process train increases. The production rate of FLNG projects using an inflator-based process can be higher than 2 MTA if multiple inflator-based trains are allowed. For example, for a 6MTA FLNG project, a parallel expander-based process train of 6 or 7 or more may be sufficient to achieve the required production. However, the number of equipment, complexity, and cost all increase with multiple inflator trains. In addition to this, the assumption of process simplicity of the expander-based process compared to the mixed refrigerant process is that the mixed refrigerant process can obtain the required production rate in one or two trains, but multiple trains. Is beginning to be questioned when is required for inflator-based processes. For these reasons, there is a need to develop a high LNG production capacity FLNG liquefaction process that has the advantages of an inflator-based process. There is yet another need to develop FLNG technology solutions that can better address the challenges that vessel movement has for gas treatment.
米国特許第6,412,302号明細書は、給送ガスを冷却してLNGを形成するのに2つの独立閉鎖冷凍ループが使用される給送ガス膨張器ベースの工程を説明している。実施形態では、第1の閉鎖冷凍ループは、冷媒として給送ガス又は給送ガスの成分を使用する。窒素ガスは、第2の閉鎖冷凍ループに対して冷媒として使用される。この技術は、必要とする機器及び上甲板空間が、二重ループ窒素膨張器ベースの工程よりも小さい。例えば、低圧圧縮器の中への冷媒の体積流量は、二重ループ窒素膨張器ベースの工程と比較してこの技術に関しては20から50%小さくすることができる。しかし、この技術は、依然として1.5MTA未満の容量に制限される。 U.S. Pat. No. 6,421,302 describes a feed gas inflator-based process in which two independent closed freezing loops are used to cool the feed gas to form an LNG. In an embodiment, the first closed freezing loop uses a feed gas or a feed gas component as the refrigerant. Nitrogen gas is used as a refrigerant for the second closed freezing loop. This technique requires less equipment and upper deck space than a double-loop nitrogen expander-based process. For example, the volumetric flow rate of the refrigerant into the low pressure compressor can be reduced by 20 to 50% for this technique compared to a double loop nitrogen expander based process. However, this technique is still limited to capacities less than 1.5 MTA.
米国特許第8,616,012号明細書は、給送ガスが閉鎖冷凍ループ内で冷媒として使用される給送ガス膨張器ベースの工程を説明している。この閉鎖冷凍ループ内で、冷媒は、1,500psia(10,340kPa)よりも高いか又はそれに等しい又はより好ましくは2,500psia(17,240kPa)よりも高い圧力まで圧縮される。次に、冷媒は、極低温を達成するために冷却されて膨張される。この冷却された冷媒は、給送ガスを温かい温度から極低温まで冷却するのに熱交換器内で使用される。次に、過冷冷却ループが、給送ガスを更に冷却してLNGを形成するのに使用される。一実施形態では、過冷冷却ループは、フラッシュガスが冷媒として使用される閉ループである。この給送ガス膨張器ベースの工程は、1MTA未満のトレイン容量範囲に制限されないという利点を有する。約6MTAのトレインサイズが考えられている。しかし、この技術は、2つの独立冷凍ループに関するその要件及び給送ガスの圧縮に起因して高い機器数及び複雑性の増加の欠点を有する。更に、高圧作動も、機器及び配管が他の膨張器ベースの工程のものよりも遥かに重くなることを意味する。 U.S. Pat. No. 8,616,012 describes a feed gas inflator-based process in which the feed gas is used as a refrigerant in a closed freezing loop. Within this closed freezing loop, the refrigerant is compressed to a pressure higher than, or equal to, or more preferably 2,500 psia (17,240 kPa) above 1,500 psia (10,340 kPa). The refrigerant is then cooled and expanded to achieve cryogenic temperatures. This cooled refrigerant is used in the heat exchanger to cool the feed gas from warm temperature to cryogenic temperature. The supercooled cooling loop is then used to further cool the feed gas to form LNG. In one embodiment, the supercooling loop is a closed loop in which flush gas is used as the refrigerant. This feed gas inflator-based process has the advantage of not being limited to a train capacity range of less than 1 MTA. A train size of about 6 MTA is considered. However, this technique has the drawbacks of high equipment count and increased complexity due to its requirements for the two independent freezing loops and the compression of the feed gas. In addition, high pressure operation also means that the equipment and piping will be much heavier than those in other inflator-based processes.
GB 2,486,036は、膨張後の気相が天然ガスを液化するのに使用される予冷膨張器ループ及び液化膨張器ループを含む開ループ冷凍サイクルである給送ガス膨張器ベースの工程を説明している。この文書によると、工程に液化膨張器を含めることは、再利用ガス率及び全体的に必要な冷凍電力を有意に低減する。この技術は、単に1タイプの冷媒が単一圧縮ストリングと共に使用されるので他の技術よりも簡単であるという利点を有する。しかし、この技術は、依然として1.5MTA未満の容量に制限され、かつそれは、LNG生成に対して標準機器ではない液化膨張器の使用を必要とする。この技術はまた、希薄天然ガスの液化に関して他の技術よりも効率が劣っていることが示されている。 GB 2,486,036 is a feed gas inflator-based process that is an open loop refrigeration cycle that includes a precooling inflator loop and a liquefied inflator loop in which the expanded gas phase is used to liquefy natural gas. Explaining. According to this document, the inclusion of a liquefied expander in the process significantly reduces the recycled gas rate and the overall required freezing power. This technique has the advantage of being simpler than other techniques as simply one type of refrigerant is used with a single compression string. However, this technique is still limited to capacities less than 1.5 MTA, which requires the use of non-standard equipment liquefied expanders for LNG production. This technique has also been shown to be less efficient than other techniques in terms of liquefaction of dilute natural gas.
米国特許第7,386,996号明細書は、予冷冷凍工程が主膨張器ベースの冷却回路に先行する膨張器ベースの工程を説明している。予冷冷凍工程は、カスケード配置での二酸化炭素冷凍回路を含む。二酸化炭素冷凍回路は、3つの圧力レベルで、すなわち、暖端冷却を提供する高圧レベル、中間温度冷却を提供する中圧レベル、及び二酸化炭素冷凍回路のための冷端冷却を提供する低圧レベルで主膨張器ベースの冷却回路の給送ガス及び冷媒ガスを冷却することができる。この技術は、より効率的であり、かつ予冷段階を欠く膨張器ベースの工程よりも高い生産容量を有する。この技術は、予冷冷凍サイクルが炭化水素冷媒の代わりに冷媒として二酸化炭素を使用するので、FLNG用途に対して追加の利点を有する。しかし、二酸化炭素冷凍回路は、追加冷媒及び実質的な量の余分な機器が導入されるので、液化工程に対して追加の複雑性という犠牲と共にもたらされる。FLNG用途では、二酸化炭素冷凍回路は、それ自体のモジュール内にあり、かつ予冷を複数の膨張器ベースの工程に提供するようなサイズにすることができる。この配置は、予冷モジュールと主膨張器ベースのモジュール間に有意な量のパイプ接続を必要とする欠点を有する。上記で議論した「ボックス内のLNG」利点は、もはや実現されない。 U.S. Pat. No. 7,386,996 describes an inflator-based process in which the precooling and freezing process precedes a main inflator-based cooling circuit. The pre-cooling and freezing process involves a carbon dioxide freezing circuit in a cascade arrangement. The carbon dioxide refrigeration circuit has three pressure levels: a high pressure level that provides warm end cooling, a medium pressure level that provides intermediate temperature cooling, and a low pressure level that provides cold end cooling for the carbon dioxide refrigeration circuit. It is possible to cool the feed gas and the refrigerant gas of the main inflator-based cooling circuit. This technique is more efficient and has a higher production capacity than an inflator-based process that lacks a precooling step. This technique has additional advantages for FLNG applications as the precooling and refrigerating cycle uses carbon dioxide as the refrigerant instead of the hydrocarbon refrigerant. However, carbon dioxide refrigeration circuits come at the expense of additional complexity to the liquefaction process, as additional refrigerant and a substantial amount of extra equipment are introduced. For FLNG applications, the carbon dioxide refrigeration circuit is within its own module and can be sized to provide precooling for multiple inflator-based processes. This arrangement has the drawback of requiring a significant amount of pipe connection between the precooling module and the main inflator-based module. The "LNG in box" advantage discussed above is no longer realized.
すなわち、追加冷媒を必要とせず、かつLNG液化工程に有意な量の余分な機器を導入しない予冷工程を開発する必要性が残っている。液化モジュールと同じモジュールに置くことができる予冷工程を開発する追加の必要性が存在する。そのような予冷工程は、SMR工程又は膨張器ベースの工程と共に、上甲板空間及び重量がプロジェクト経済性に有意に影響を与えるFLNG用途に対して特に適切であると考えられる。膨張器ベースの工程の利点を有し、かつこれに加えて施設フットプリントを有意に増大することなく高いLNG生産容量を有するLNG生産工程を開発する特定の必要性が残っている。容器の運動がガス処理に対して有する課題により良く対処することができるLNG技術ソリューションを開発する更に別の必要性が存在する。そのような高い容量の膨張器ベースの液化工程は、膨張器ベースの液化工程の固有の安全性及び単純性が高く評価されるFLNG用途に対して特に適切であると考えられる。 That is, there remains a need to develop a precooling process that does not require additional refrigerant and does not introduce a significant amount of extra equipment into the LNG liquefaction process. There is an additional need to develop a precooling process that can be placed in the same module as the liquefaction module. Such precooling steps, along with SMR steps or inflator-based steps, are considered to be particularly suitable for FLNG applications where upper deck space and weight have a significant impact on project economics. There remains a specific need to develop an LNG production process that has the advantages of an inflator-based process and, in addition, has a high LNG production capacity without significantly increasing the facility footprint. There is yet another need to develop LNG technology solutions that can better address the challenges that vessel movement has for gas treatment. Such a high capacity inflator-based liquefaction process is considered to be particularly suitable for FLNG applications where the inherent safety and simplicity of the inflator-based liquefaction process is highly valued.
本発明は、液化天然ガス(LNG)を生成する方法を提供する。天然ガスストリームは、天然ガスのサプライから供給される。天然ガスストリームは、少なくとも2,000psiaの圧力まで少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で圧縮されて圧縮天然ガスストリームを形成することができる。圧縮天然ガスストリームは、周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却されて冷却圧縮天然ガスストリームを形成することができる。冷却圧縮天然ガスストリームは、周囲温度よりも低い温度まで追加冷却されて追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成することができる。追加冷却圧縮天然ガスストリームは、3,000psia未満であって少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させられ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成することができる。冷えた天然ガスストリームは、次に、冷媒との間接熱交換によって液化されて液化天然ガス及び温かい冷媒を形成することができる。冷却圧縮天然ガスストリームは、温かい冷媒を使用して追加冷却される。 The present invention provides a method for producing liquefied natural gas (LNG). Natural gas streams are sourced from natural gas supplies. The natural gas stream can be compressed in at least two series-arranged compressors up to a pressure of at least 2,000 psia to form a compressed natural gas stream. The compressed natural gas stream can be cooled by indirect heat exchange with ambient temperature air or water to form a cooled compressed natural gas stream. The cooled compressed natural gas stream can be additionally cooled to a temperature lower than the ambient temperature to form an additional cooled compressed natural gas stream. The additional cooling compressed natural gas stream is in at least one work-producing natural gas expander up to a pressure of less than 3,000 psia and not higher than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. It can be inflated, thereby forming a cold natural gas stream. The cold natural gas stream can then be liquefied by indirect heat exchange with the refrigerant to form the liquefied natural gas and the warm refrigerant. The cooled compressed natural gas stream is additionally cooled using a warm refrigerant.
本発明はまた、天然ガスの液化のための装置を提供する。少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が、天然ガスストリームを2,000psiaよりも高い圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成する。冷却要素が、圧縮天然ガスストリームを冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。熱交換器が、周囲温度よりも低い温度まで冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成する。少なくとも1つの仕事生成膨張器が、追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。液化トレインが、冷えた天然ガスストリームを液化する。液化トレインによって使用された温かい冷媒が、熱交換器に向けられて冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却する。 The present invention also provides an apparatus for liquefaction of natural gas. At least two series of compressors compress the natural gas stream to a pressure higher than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. The cooling element cools the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream. The heat exchanger further cools the cooled compressed natural gas stream to a temperature below the ambient temperature, thereby producing an additional cooled compressed natural gas stream. At least one work-generating inflator expands the additional cooling compressed natural gas stream to a pressure less than 3,000 psia and not higher than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. It forms a cold natural gas stream. A liquefaction train liquefies a chilled natural gas stream. The warm refrigerant used by the liquefaction train is directed at the heat exchanger to further cool the cooling compressed natural gas stream.
本発明は、更に、浮遊式LNG構造体を提供する。少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が、天然ガスストリームを2,000psiaよりも高い圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成する。冷却要素が、圧縮天然ガスストリームを冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。熱交換器が、周囲温度よりも低い温度まで冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成する。少なくとも1つの仕事生成膨張器が、追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。液化トレインが、冷えた天然ガスストリームを液化する。液化トレインによって使用された温かい冷媒が、熱交換器に向けられて冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却する。 The present invention further provides a floating LNG structure. At least two series of compressors compress the natural gas stream to a pressure higher than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. The cooling element cools the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream. The heat exchanger further cools the cooled compressed natural gas stream to a temperature below the ambient temperature, thereby producing an additional cooled compressed natural gas stream. At least one work-generating inflator expands the additional cooling compressed natural gas stream to a pressure less than 3,000 psia and not higher than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. It forms a cold natural gas stream. A liquefaction train liquefies a chilled natural gas stream. The warm refrigerant used by the liquefaction train is directed at the heat exchanger to further cool the cooling compressed natural gas stream.
本明細書に採用される定義を含む様々な特定の態様、実施形態、及びバージョンをここで以下に説明する。当業者は、そのような態様、実施形態、バージョンが例示に過ぎず、本発明を他の方法で実施することができることを認めるであろう。「本発明」へのいずれの言及も、特許請求の範囲によって定められる実施形態の1又は2以上を指す場合があるが、必ずしも全てを指すとは限らない。表題の使用は、便宜の目的のために過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。明瞭化及び簡略化の目的で、いくつかの図内の類似の参照番号は、類似の品目、段階、又は構造を表し、どの図においても詳細に説明されるわけではない。 Various specific embodiments, embodiments, and versions, including the definitions adopted herein, are described herein below. Those skilled in the art will appreciate that such embodiments, embodiments and versions are merely exemplary and that the invention can be practiced in other ways. Any reference to the "invention" may refer to one or more of embodiments defined by the claims, but not all. The use of the title is for convenience only and does not limit the scope of the invention. For the purposes of clarity and simplification, similar reference numbers in some figures represent similar items, stages, or structures and are not described in detail in any of the figures.
本明細書の詳細説明及び特許請求の範囲の全ての数値は、「約」又は「ほぼ」の表示値によって修飾され、当業者によって予想されることになる実験誤差及び変動を考察に入れている。 All numerical values in the detailed description and claims of the present specification are modified by the display value of "about" or "almost", and take into account experimental errors and variations that will be expected by those skilled in the art. ..
本明細書に使用される場合に、用語「圧縮器」は、仕事の印加によってガスの圧力を上昇させる機械を意味する。「圧縮器」又は「冷凍圧縮器」は、ガスストリームの圧力を上昇させることができるあらゆるユニット、デバイス、又は装置を含む。これは、単一圧縮工程又は段階を有する圧縮器、又は多段圧縮又は段階を有する圧縮器、又は特に単一ケーシング又はシェル内に多段圧縮器を含む。圧縮される蒸発したストリームは、様々な圧力で圧縮器に提供することができる。冷却工程のいくつかの段又は段階は、並列、直列、又は両方の2又は3以上の圧縮器を伴う場合がある。本発明は、特にあらゆる冷凍サイクル内の1又は複数の圧縮器のタイプ又は配置又はレイアウトによって制限されない。 As used herein, the term "compressor" means a machine that increases the pressure of a gas by applying work. A "compressor" or "freezing compressor" includes any unit, device, or device capable of increasing the pressure of a gas stream. This includes a compressor with a single compression step or stage, or a compressor with multi-stage compression or stages, or particularly a multi-stage compressor in a single casing or shell. The compressed evaporated stream can be provided to the compressor at various pressures. Several stages or stages of the cooling process may involve two or three or more compressors in parallel, in series, or both. The invention is not particularly limited by the type or arrangement or layout of one or more compressors in any refrigeration cycle.
本明細書に使用される場合に、「冷却」は、あらゆる適切な、望ましい、又は必要な量によって物質の温度及び/又は内部エネルギを下げる及び/又は低減することを広く指す。冷却は、少なくとも約1℃、少なくとも約5℃、少なくとも約10℃、少なくとも約15℃、少なくとも約25℃、少なくとも約35℃、又は少なくとも約50℃、又は少なくとも約75℃、又は少なくとも約85℃、又は少なくとも約95℃、又は少なくとも約100℃の温度低下を含むことができる。冷却は、蒸気発生器、温水加熱、冷却水、空気、冷媒、他の処理ストリーム(統合)、及びこれらの組合せのようなあらゆる適切なヒートシンクを使用することができる。冷却の1又は2以上の供給源は、望ましい出口温度に達するように組み合わせる及び/又はカスケードさせることができる。冷却段階は、あらゆる適切なデバイス及び/又は機器を備えた冷却ユニットを使用することができる。一部の実施形態により、冷却は、1又は2以上の熱交換器などを有する間接熱交換を含むことができる。代替形態では、冷却は、液体を処理ストリームの中に直接噴霧するような蒸発(蒸発熱)冷却及び/又は直接熱交換を使用することができる。 As used herein, "cooling" broadly refers to lowering and / or reducing the temperature and / or internal energy of a substance by any suitable, desirable, or required amount. Cooling is at least about 1 ° C, at least about 5 ° C, at least about 10 ° C, at least about 15 ° C, at least about 25 ° C, at least about 35 ° C, or at least about 50 ° C, or at least about 75 ° C, or at least about 85 ° C. , Or at least about 95 ° C, or at least about 100 ° C. Cooling can use any suitable heat sink such as steam generator, hot water heating, cooling water, air, refrigerant, other processing streams (integration), and combinations thereof. One or more sources of cooling can be combined and / or cascaded to reach the desired outlet temperature. The cooling stage can use a cooling unit equipped with any suitable device and / or equipment. Depending on some embodiments, cooling can include indirect heat exchange with one or more heat exchangers and the like. In an alternative form, cooling can use evaporation (heat of vaporization) cooling and / or direct heat exchange such as spraying the liquid directly into the processing stream.
本明細書に使用される場合に、用語「膨張デバイス」は、一列の流体(例えば、液体ストリーム、蒸気ストリーム、又は液体及び蒸気の両方を含有する多相ストリーム)の圧力を低減するのに適切な1又は2以上のデバイスを指す。特定のタイプの膨張デバイスを具体的に定める場合を除き、膨張デバイスは、(1)少なくとも部分的に等エンタルピー手段によるものである場合があり、又は(2)少なくとも部分的に等エントロピー手段によるものである場合があり、又は(3)等エントロピー手段及び等エンタルピー手段両方の組合せとすることができる。天然ガスの等エンタルピー膨張に適切なデバイスは、当業技術で公知であり、一般的に、以下に限定されないが、例えば、バルブ、制御バルブ、「ジュールトムソン(J-T)」バルブ、又はベンチュリデバイスのような手動又は自動作動式スロットルデバイスを含む。天然ガスの等エントロピー膨張に適切なデバイスは、当業技術で公知であり、一般的に、そのような膨張から仕事を抽出又は駆動する膨張器又はターボ膨張器のような機器を含む。液体ストリームの等エントロピー膨張に適切なデバイスは、当業技術で公知であり、一般的に、そのような膨張から仕事を抽出又は駆動する膨張器、油圧膨張器、液体タービン、又はターボ膨張器のような機器を含む。等エントロピー手段及び等エンタルピー手段両方の組合せの例は、並列の「ジュールトムソン」バルブ及びターボ膨張器とすることができ、これは、いずれかを単独に使用するか又はJ-Tバルブ及びターボ膨張器の両方を同時に使用する機能を提供する。等エンタルピー又は等エントロピー膨張は、全ての液相、全ての蒸気相、又は混合相で行うことができ、蒸気ストリーム又は液体ストリームから多相ストリーム(蒸気及び液相の両方を有するストリーム)へ、又はその初期相とは異なる単一相ストリームへの相変化を促進するように行うことができる。本明細書の図面の説明では、あらゆる図面の1よりも多い膨張デバイスへの参照は、必ずしも各膨張デバイスが同じタイプ又はサイズであることを意味するとは限らない。 As used herein, the term "expansion device" is suitable for reducing the pressure of a row of fluids (eg, a liquid stream, a vapor stream, or a polyphase stream containing both liquid and vapor). Refers to one or more devices. Unless specifically defining a particular type of inflatable device, the inflatable device may be (1) at least partially by isentropic means, or (2) at least partially by isentropic means. Or it can be a combination of both (3) isentropic means and isentropic means. Suitable devices for enthalpy expansion of natural gas are known in the art and are generally not limited to, for example, valves, control valves, "Joule-Thomson (JT)" valves, or Venturi. Includes manual or self-actuated throttle devices such as devices. Suitable devices for isentropic expansion of natural gas are known in the art and generally include equipment such as expanders or turbo expanders that extract or drive work from such expansions. Suitable devices for isentropic expansion of liquid streams are known in the art and are generally of the inflator, hydraulic inflator, liquid turbine, or turbo inflator that extracts or drives work from such expansion. Including equipment such as. Examples of combinations of both isentropic and isoenthalpy means can be parallel "Joule-Thomson" valves and turbo expanders, which can be used alone or with JT valves and turbo expansion. Provides the ability to use both vessels at the same time. Equal enthalpy or isotropic expansion can be performed on all liquid phases, all steam phases, or mixed phases, from a steam stream or liquid stream to a polyphase stream (a stream having both steam and liquid phases), or. It can be done to facilitate a phase change to a single phase stream different from its initial phase. In the description of the drawings herein, reference to more than one inflatable device in every drawing does not necessarily mean that each inflatable device is of the same type or size.
用語「ガス」は、「蒸気」と同義的に使用され、液体又は固体状態と区別して気体状態の物質又は物質の混合物として定義される。同様に、用語「液体」は、ガス又は固体状態と区別して液体状態の物質又は物質の混合物を意味する。 The term "gas" is used synonymously with "vapor" and is defined as a substance or mixture of substances in a gaseous state to distinguish it from a liquid or solid state. Similarly, the term "liquid" means a substance or mixture of substances in a liquid state to distinguish it from a gas or solid state.
「熱交換器」は、少なくとも2つの異なる流体間のような1つの媒質から別の媒質に熱エネルギ又は冷熱エネルギを伝達することができるあらゆるデバイスを広く意味する。熱交換器は、「直接熱交換」と「間接熱交換」を含む。従って、熱交換器は、並流又は向流熱交換器、間接熱交換器(例えば、螺旋巻熱交換器又はろう付けアルミニウムプレートフィンタイプのようなプレートフィン熱交換器)、直接接触熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器、螺旋状、ヘアピン、コア、コアアンドケトル、印刷回路、二重パイプ、又はあらゆる他のタイプの公知の熱交換器のようなあらゆる適切な設計のものとすることができる。「熱交換器」はまた、それを通る1又は2以上のストリームの通路を可能にし、冷媒の1又は2以上のラインと1又は2以上の給送ストリーム間の直接又は間接熱交換に影響を及ぼすようになっているあらゆるカラム、タワー、ユニット、又は他の配置を指す場合がある。 "Heat exchanger" broadly means any device capable of transferring thermal or cold energy from one medium to another, such as between at least two different fluids. Heat exchangers include "direct heat exchange" and "indirect heat exchange". Therefore, the heat exchangers are parallel or countercurrent heat exchangers, indirect heat exchangers (eg, spiral wound heat exchangers or plate fin heat exchangers such as brazed aluminum plate fin types), direct contact heat exchangers. , Shell and tube heat exchanger, spiral, hairpin, core, core and kettle, printed circuit, double pipe, or any other type of known heat exchanger. can. A "heat exchanger" also allows the passage of one or more streams through it, affecting direct or indirect heat exchange between one or more lines of refrigerant and one or more feed streams. It may refer to any column, tower, unit, or other arrangement that is intended to exert.
本明細書に使用される場合に、用語「間接熱交換」は、互いに流体の何らの物理的接触又は混合なしに2つの流体を熱交換関係にもたらすことを意味する。コアインケトル熱交換器及びろう付けアルミニウムプレートフィン熱交換器は、間接熱交換を促進する機器の例である。 As used herein, the term "indirect heat exchange" means to bring two fluids into a heat exchange relationship without any physical contact or mixing of the fluids with each other. Core inkettle heat exchangers and brazed aluminum plate fin heat exchangers are examples of equipment that facilitates indirect heat exchange.
本明細書に使用される場合に、用語「天然ガス」は、原油田(随伴ガス)から又は地下ガス担持地層(非随伴ガス)から得られる多成分ガスを指す。天然ガスの組成及び圧力は、有意に変化する可能性がある。典型的な天然ガスストリームは、有意成分としてメタン(C1)を含有する。天然ガスストリームはまた、エタン(C2)、より高分子量の炭化水素、及び1又は2以上の酸性ガスを含有する場合がある。天然ガスはまた、水、窒素、硫化鉄、ワックス、及び原油のような少量の汚染物質を含有する場合がある。 As used herein, the term "natural gas" refers to a multi-component gas obtained from a crude oil field (accompanying gas) or from an underground gas-bearing formation (non-accompanying gas). The composition and pressure of natural gas can vary significantly. A typical natural gas stream contains methane (C 1 ) as a significant component. Natural gas streams may also contain ethane (C 2 ), higher molecular weight hydrocarbons, and one or more acid gases. Natural gas may also contain small amounts of contaminants such as water, nitrogen, iron sulfide, wax, and crude oil.
ある一定の実施形態及び特徴は、1組の数値上限及び1組の数値下限を使用して説明される。いずれかの下限からいずれかの上限までの範囲がそれ以外の指示がない限り考えられている点は認めなければならない。全ての数値は、「約」又は「ほぼ」の表示値であり、当業者によって予想されることになる実験誤差及び変動を考慮している。 Certain embodiments and features are described using a set of numerical upper bounds and a set of numerical lower bounds. It must be acknowledged that the range from any lower limit to any upper limit is considered unless otherwise instructed. All numbers are displayed as "about" or "almost" and take into account experimental errors and variations that would be expected by those of skill in the art.
全ての特許、試験手順、及びこの出願で引用する他の文書は、そのような開示がこの出願にかつそのような組み込みを許容する全ての法域に反しない程度まで引用によって完全に組み込まれる。 All patents, test procedures, and other documents cited in this application are fully incorporated by citation to the extent that such disclosure does not contradict this application and all jurisdictions that allow such incorporation.
本明細書に開示する態様は、高圧圧縮及び高圧膨張工程の給送ガスへの追加によってLNGの生成のための液化工程に対して天然ガスを予冷する工程を説明する。より具体的には、本発明は、前処理天然ガスが2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高い圧力まで圧縮される工程を説明する。高温圧縮ガスは、環境と熱交換することによって冷却されて圧縮前処理ガスを形成する。冷却圧縮ガスは、周囲温度よりも低い温度まで追加冷却されて追加冷却圧縮前処理ガスストリームを形成する。追加冷却圧縮前処理ガスストリームは、3,000psia(20,680kPa)未満の圧力まで又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスを形成し、ここで冷えた前処理ガスの圧力は、圧縮前処理ガスの圧力未満である。冷えた前処理ガスは、1又は2以上のSMR液化トレインに向けることができ、又は冷えた前処理ガスは、ガスが更に冷却されてLNGを形成する1又は2以上の膨張器ベースの液化トレインに向けることができる。本明細書に説明する態様は、以下の特許出願:「液化窒素を使用して窒素を液化天然ガスから分離する方法及びシステム」という名称の米国特許公開第2017/0167788号明細書、「液体窒素を用いて強化された膨張器ベースのLNG生産工程」という名称の米国特許公開第2017/0167785号明細書、「液体窒素を貯蔵するLNG運搬船上での天然ガス液化の方法」という名称の米国特許公開第2017/0167787号明細書、及び「高圧圧縮及び膨張による天然ガスの予冷」という名称の米国特許公開第2017/0167786号明細書のうちの1又は2以上に関連する及び/又はそこに更に説明されており、全ては共通譲受人を有して2016年11月10日に出願されたものであり、これらの特許の開示は、引用によって全体が本明細書に組み込まれている。 The embodiments disclosed herein describe a step of precooling natural gas to a liquefaction step for the production of LNG by adding high pressure compression and high pressure expansion steps to the feed gas. More specifically, the present invention describes a process in which the pretreated natural gas is compressed to a pressure higher than 2,000 psia (13,790 kPa) or more preferably higher than 3,000 psia (20,680 kPa). .. The high temperature compressed gas is cooled by exchanging heat with the environment to form a compressed pretreatment gas. The cooling compressed gas is additionally cooled to a temperature lower than the ambient temperature to form an additional cooling compression pretreatment gas stream. The additional cooling compression pretreatment gas stream is a pretreatment gas that has been expanded and cooled in a nearly isoentropically to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPa) or more preferably to a pressure of less than 2,000 psia (13,790 kPa). The pressure of the pretreatment gas cooled here is less than the pressure of the compressed pretreatment gas. The cold pretreatment gas can be directed to one or more SMR liquefaction trains, or the cold pretreatment gas is one or more expander-based liquefaction trains where the gas is further cooled to form an LNG. Can be turned to. Aspects described herein are the following patent applications: US Patent Publication No. 2017/0167788, entitled "Methods and Systems for Separating Nitrogen from Liquefied Natural Gas Using Liquefied Natural Gas", "Liquid Nitrogen". US Patent Publication No. 2017/016775 entitled "Expansion-based LNG Production Process Enhanced with Related to and / or further to one or more of Japanese Patent Publication No. 2017/01677787 and US Patent Publication No. 2017/0167786 entitled "Precooling Natural Gas by High Pressure Compression and Expansion". Explained, all filed on November 10, 2016 with a common concessionaire, the disclosures of these patents are incorporated herein by reference in their entirety.
図1は、予冷工程の態様を例示する図である。予冷工程は、高圧圧縮及び膨張(HPCE)工程100と本明細書では呼ぶ。HPCE工程100は、前処理天然ガスストリーム104を圧縮して中間圧ガスストリーム106を形成する第1の圧縮器102を含むことができる。中間圧ガスストリーム106は、中間圧ガスストリーム106が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却中間圧ガスストリーム110を形成する第1の熱交換器108を通って流れることができる。第1の熱交換器108は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却中間圧ガスストリーム110は、第2の圧縮器112内で圧縮されて高圧ガスストリーム114を形成することができる。高圧ガスストリーム114の圧力は、2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高いとすることができる。高圧ガスストリーム114は、高圧ガスストリーム114が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却高圧ガスストリーム118を形成する第2の熱交換器116を通って流れることができる。第2の熱交換器116は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却高圧ガスストリーム118は、膨張器130内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム122を形成することができる。冷えた前処理ガスストリーム122の圧力は、3,000psia(20,680kPa)未満、又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満とすることができ、冷えた前処理ガスストリーム122の圧力は、冷却高圧ガスストリーム118の圧力未満である。好ましい態様では、第2の圧縮器112は、破線124に示すように、膨張器120によって生成されるシャフト動力によって専ら駆動することができる。
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a precooling step. The precooling step is referred to herein as high pressure compression and expansion (HPCE)
態様では、SMR液化工程は、SMR液化工程の上流のHPCE工程の追加によって強化することができる。より具体的には、この態様では、前処理天然ガスは、2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高い圧力まで圧縮することができる。次に、高温圧縮ガスは、環境と熱交換することによって冷却されて圧縮前処理ガスを形成する。次に、圧縮前処理ガスは、3,000psia(20,680kPa)未満の圧力まで又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスを形成し、ここで冷えた前処理ガスの圧力は、圧縮前処理ガスの圧力未満である。次に、冷えた前処理ガスは、冷えた前処理ガスが更に冷却されてLNGを形成する複数のSMR液化トレインに向けられる。 In aspects, the SMR liquefaction step can be enhanced by the addition of an HPCE step upstream of the SMR liquefaction step. More specifically, in this embodiment, the pretreated natural gas can be compressed to a pressure higher than 2,000 psia (13,790 kPa) or more preferably higher than 3,000 psia (20,680 kPa). The high temperature compressed gas is then cooled by heat exchange with the environment to form a compression pretreatment gas. Next, the compression pretreatment gas is a pretreatment gas that has been expanded and cooled in a substantially isoentropically to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPa) or more preferably to a pressure of less than 2,000 psia (13,790 kPa). The pressure of the pretreatment gas cooled here is less than the pressure of the compressed pretreatment gas. The chilled pretreatment gas is then directed to a plurality of SMR liquefaction trains in which the chilled pretreatment gas is further cooled to form LNG.
SMRトレインとHPCE工程の組合せは、前処理天然ガスが直接SMR液化トレインに送られる従来のSMR工程に勝るいくつかの利点を有する。例えば、HPCE工程を使用する天然ガスの予冷は、SMRトレイン内の与えられた馬力に対するSMRトレイン内のLNG生産速度の増加を可能にする。図3及び4に関連して上述するように、各々が約50メガワット(MW)の出力を有するガスタービンによって給電されるSMRトレインは、各々1.5MTAでLNGを生成する5つのトレインから各々1.9MTAの容量増加した4つのトレインに低減することができる。この与えられた例に関して、HPCEモジュールが、SMRモジュールのうちの1つを実質的に置換している。HPCEモジュールによる1つのSMRモジュールの置換は、HPCEモジュールがより小さくなり、軽量のものになり、かつSMRモジュールよりもかなり低コストを有すると予想されるので有利である。SMRモジュールと同様に、HPCEモジュールは、同等のサイズのガスタービンを有して圧縮動力を提供することができ、それはまた、同等量の空気又は水冷水器を有することになる。しかし、SMRモジュールとは異なり、HPCEモジュールは、高価な主低温熱交換器を持っていない。SMRモジュール内の冷媒流れに関連付けられた容器及びパイプは、HPCEモジュールでは取り除かれる。更に、HPCEモジュールには高価な低温パイプがなく、全ての流体ストリームはHPCEモジュー内で単相に留まる。 The combination of the SMR train and the HPCE process has several advantages over the conventional SMR process in which the pretreated natural gas is sent directly to the SMR liquefaction train. For example, precooling of natural gas using the HPCE process allows an increase in LNG production rate in the SMR train for a given horsepower in the SMR train. As mentioned above in connection with FIGS. 3 and 4, the SMR trains powered by gas turbines, each with an output of approximately 50 MW (MW), are each one out of five trains producing LNG at 1.5 MTA each. It can be reduced to 4 trains with increased capacity of 0.9 MTA. For this given example, the HPCE module substantially replaces one of the SMR modules. Replacing one SMR module with an HPCE module is advantageous because it is expected that the HPCE module will be smaller, lighter, and cost significantly less than the SMR module. Like the SMR module, the HPCE module can have a gas turbine of comparable size to provide compression power, which will also have an equivalent amount of air or water chiller. However, unlike SMR modules, HPCE modules do not have expensive main low temperature heat exchangers. Containers and pipes associated with the refrigerant flow in the SMR module are removed in the HPCE module. Moreover, the HPCE module does not have expensive cold pipes and all fluid streams remain single phase within the HPCE module.
別の利点は、SMRトレインの数が1つだけ減少しているので冷媒の必要な貯蔵が縮小されるということである。同様に、ガスを温かい温度冷却の大部分はHPCEモジュールで生じるので、混合冷媒の重質炭化水素成分を低減することができる。例えば、混合冷媒のプロパン成分は、SMR工程の効率の低下がほとんどなしで取り除くことができる。 Another advantage is that the number of SMR trains is reduced by one, which reduces the required storage of refrigerant. Similarly, since most of the warm temperature cooling of the gas occurs in the HPCE module, the heavy hydrocarbon component of the mixed refrigerant can be reduced. For example, the propane component of the mixed refrigerant can be removed with little loss of efficiency in the SMR process.
別の利点は、HPCE工程から冷えた前処理ガスを受け入れるSMR工程に関して、SMR工程の蒸発冷媒の体積流量が、温かい前処理ガスを受け入れる従来のSMR工程のものよりも25%を超えて少なくなるということである。冷媒のより低い体積流れは、主低温熱交換器のサイズ及び低圧混合冷媒圧縮器のサイズを縮小することができる。冷媒のより低い体積流量は、従来のSMR工程のものと比較したそのより高い蒸気圧に起因するものである。 Another advantage is that for the SMR process, which accepts the cold pretreatment gas from the HPCE process, the volumetric flow rate of the evaporative refrigerant in the SMR process is more than 25% less than that of the conventional SMR process, which accepts the warm pretreatment gas. That's what it means. The lower volume flow of the refrigerant can reduce the size of the main cold heat exchanger and the size of the low pressure mixed refrigerant compressor. The lower volumetric flow rate of the refrigerant is due to its higher vapor pressure compared to that of the conventional SMR process.
公知のプロパン予冷式混合冷媒工程及び二重混合冷媒(DMR)工程は、予冷冷凍回路と組み合わせたSMR工程のバージョンと見なすことができるが、そのような工程と本発明の開示の態様の間に有意な差がある。例えば、公知の工程は、カスケードプロパン冷凍回路又は暖端混合冷媒を使用してガスを予冷する。これらの公知の工程の両方は、SMR工程よりも5%~15%高い効率を提供するという利点を有する。更に、これらの公知の工程を使用する単一液化トレインの容量は、単一SMRトレインのものよりもかなり大きくすることができる。しかし、これらの技術の予冷冷凍回路は、追加冷媒及び有意な量の余分な機器が導入されるので、液化工程に対して追加の複雑性という犠牲と共にもたらされる。例えば、より高い複雑性及び重量のDMRの欠点は、いずれかに決定する時により高い効率及び容量、並びにFLNG用途に対するDMR工程及びSMR工程のその利点を超える場合がある。公知の工程は、単一トレインに対するより高い熱効率及びより高いLNG生産容量に対する必要性によって主として駆動されてSMR工程の上流の予冷工程の追加を考慮している。SMR工程と組み合わせたHPCE工程は、それが冷媒ベースの予冷工程が提供するより高い熱効率を提供しないので、以前は実現されていない。上述のように、SMRを有するHPCE工程の熱効率は、独立型SMR工程とほぼ同じである。開示する態様は、従来は陸上LNG用途に対する予冷工程の追加に対する最も大きい推進力であった熱効率を強化するのではなく液化工程の重量及び複雑性を低減することを目標とする予冷工程のその説明に少なくとも部分的に基づいて新規であると考えられる。FLNGのより新しい用途に関して、液化工程のフットプリント、重量、及び複雑性は、プロジェクトコストより大きい推進力である場合がある。従って、開示する態様は、特定の価値のものである。 The known propane precooled mixed refrigerant step and double mixed refrigerant (DMR) step can be considered as a version of the SMR step in combination with the precooled refrigeration circuit, but between such steps and aspects of the present disclosure. There is a significant difference. For example, a known step uses a cascade propane refrigeration circuit or a warm-end mixed refrigerant to precool the gas. Both of these known steps have the advantage of providing 5% to 15% higher efficiency than the SMR step. Moreover, the capacity of a single liquefaction train using these known steps can be significantly larger than that of a single SMR train. However, the precooling and refrigerating circuits of these techniques come at the expense of additional complexity to the liquefaction process due to the introduction of additional refrigerant and significant amounts of extra equipment. For example, the disadvantages of higher complexity and weight of DMR may outweigh the higher efficiency and capacity when deciding on one, and its advantages of DMR and SMR processes for FLNG applications. The known process considers the addition of a precooling process upstream of the SMR process, driven primarily by the need for higher thermal efficiency and higher LNG production capacity for a single train. The HPCE process combined with the SMR process has not been previously realized as it does not provide the higher thermal efficiency provided by the refrigerant-based precooling process. As mentioned above, the thermal efficiency of the HPCE process having SMR is almost the same as that of the stand-alone SMR process. The disclosed embodiment is a description of a precooling process that aims to reduce the weight and complexity of the liquefaction process rather than enhancing thermal efficiency, which was traditionally the greatest driving force for the addition of a precooling process for onshore LNG applications. Is considered to be new, at least in part. For newer uses of FLNG, the footprint, weight, and complexity of the liquefaction process can be a driving force that outweighs the project cost. Therefore, the disclosed aspects are of particular value.
態様では、膨張器ベースの液化工程は、膨張器ベースの工程の上流のHPCE工程の追加によって強化することができる。より具体的には、この態様では、前処理天然ガスストリームは、2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高い圧力まで圧縮することができる。次に、高温圧縮ガスは、環境と熱交換することによって冷却されて圧縮前処理ガスを形成することができる。圧縮前処理ガスは、3,000psia(20,680kPa)未満の圧力まで又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスを形成することができ、ここで冷えた前処理ガスの圧力は、圧縮前処理ガスの圧力未満である。冷えた前処理ガスは、ガスが更に冷却されてLNGを形成する膨張器ベースの工程に向けられる。好ましい態様では、冷えた前処理ガスは、給送ガス膨張器ベースの工程に向けることができる。 In aspects, the inflator-based liquefaction step can be enhanced by the addition of an HPCE step upstream of the inflator-based step. More specifically, in this embodiment, the pretreated natural gas stream can be compressed to a pressure higher than 2,000 psia (13,790 kPa) or more preferably higher than 3,000 psia (20,680 kPa). .. The high temperature compressed gas can then be cooled by heat exchange with the environment to form a compressed pretreatment gas. The compressed pretreatment gas forms a cold pretreatment gas that is expanded almost isoentropically to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPa) or more preferably to a pressure of less than 2,000 psia (13,790 kPa). The pressure of the pretreated gas cooled here can be less than the pressure of the compressed pretreated gas. The cooled pretreatment gas is directed to an expander-based process in which the gas is further cooled to form LNG. In a preferred embodiment, the chilled pretreatment gas can be directed to a feed gas inflator-based process.
図2は、膨張器ベースの液化工程に関して典型的な温度冷却曲線200を示している。より高い温度曲線202は、天然ガスストリームに対する温度曲線である。より低い温度曲線204は、冷たい冷却ストリーム及び温かい冷却ストリームの複合温度曲線である。図示のように、冷却曲線は、3つの温度ピンチポイント206、208、及び210によってマーク付けされる。各ピンチポイントは、冷却ストリームの複合熱容量が天然ガスストリームのもの未満である熱交換器内の場所である。ストリーム間の熱容量のこの不均衡は、有効な熱伝達率を提供する最小許容温度差に対して冷却ストリーム間の温度差の縮小をもたらす。最低温度ピンチポイント206は、2つの冷却ストリームの冷たい方、典型的には冷たい冷却ストリームが熱交換器に入るところに生じる。中間温度ピンチポイント208は、第2の冷却ストリーム、典型的には温かい冷却ストリームが熱交換器に入るところに生じる。温かい温度のピンチポイント210は、冷たい及び温かい冷却ストリームが熱交換器を出るところに生じる。温かい温度のピンチポイント210は、その後に膨張器ベースの工程の電力需要を増加せせるより温かい冷却ストリームに対する高質量流量に対する必要性を引き起こす。
FIG. 2 shows a typical
温かい温度のピンチポイント210を取り除く1つの提案される方法は、プロパン冷却システム又は二酸化炭素冷却システムのような外部冷凍システムで給送ガスを予冷することである。例えば、米国特許第7,386,966号明細書は、カスケード配置での二酸化炭素冷凍回路を含む予冷冷凍工程を使用することによって温かい温度のピンチポイントを取り除く。この外部予冷冷凍システムは、それに関連付けられた機器にも関わらず追加冷媒システムが導入されるので、液化工程の複雑性を有意に増大するという欠点を有する。本明細書に開示する態様は、2,000psia(12,790kPa)よりも高い圧力まで給送ガスを圧縮し、圧縮給送ガスストリームを冷却し、かつ圧縮ガスストリームを3,000psia(20,690kPa)未満の圧力まで膨張させることによって給送ガスストリームを予冷することによって温かい温度のピンチポイント210の影響を軽減し、ここで給送ガスストリームの膨張圧力は、給送ガスストリームの圧縮圧力未満である。給送ガスストリームを冷却する工程は、膨張器ベースの工程冷却システムの必要な質量流量の有意な低下をもたらす。それはまた、機器数を有意に増大することなくかつ外部冷凍の追加なしに膨張器ベースの工程の熱力学的効率を改善する。
One proposed method of removing the hot
好ましい態様では、膨張器ベースの工程は、給送ガス膨張器ベースの工程とすることができる。給送ガス膨張器ベースの工程は、再循環ループが暖端膨張器ループ及び冷端膨張器ループを含む開ループ給送ガス工程とすることができる。暖端膨張器は、第1の冷却ストリームを放出することができ、冷端膨張器は第2の冷却ストリームを放出することができる。第1の冷却ストリームの温度は、第2の冷却ストリームの温度よりも高い。態様では、第1の冷却ストリームの圧力は、第2の冷却ストリームの圧力よりも高い。別の態様では、冷端膨張器は、第2の冷却ストリームと第2の加圧LNGストリームとに分離された2相ストリームを放出する。具体的には、生成された天然ガスストリームを処理し、存在する場合に水、重質炭化水素、及び酸性ガスのような不純物を除去して天然ガスを液化に適切にすることを可能にすることができる。処理天然ガスは、それが2,000psia(12,790kPa)よりも高い又は3,000psia(20,680kPa)よりも高い圧力まで圧縮されるHPCE工程に向けることができる。次に、高温圧縮ガスは、環境と熱交換することによって冷却されて圧縮処理天然ガスを形成することができる。圧縮処理天然ガスは、3,000psia(20,680kPa)未満の圧力まで又はより好ましくは2,000psia(12,790kPa)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスストリームを形成することができ、ここで冷えた処理ガスの圧力は、圧縮処理天然ガスの圧力未満である。冷えた処理天然ガスは、第1の冷却ストリーム及び第2の冷却ストリームとの直接熱交換によって完全に液化され、第1の加圧LNGストリームを生成することができる。第1の加圧LNGストリームは、第2の加圧LNGストリームと混合されて加圧LNGストリームを形成することができる。加圧LNGストリームは、加圧LNGストリームの圧力が低下して得られる2相ストリームがフラッシュガスストリームとLNG生成ストリームとに分離される少なくとも1つの2相分離段に向けることができる。フラッシュガスストリームは、燃料ガスのために加圧される及び/又は再循環する第2の冷却ストリームと混合するように圧縮される前に、加圧LNGストリーム及び冷えた処理天然ガスストリームと熱交換することができる。 In a preferred embodiment, the inflator-based process can be a feed gas inflator-based process. The feed gas inflator-based process can be an open loop feed gas step in which the recirculation loop includes a warm end inflator loop and a cold end inflator loop. The warm-end inflator can emit a first cooling stream and the cold-end inflator can emit a second cooling stream. The temperature of the first cooling stream is higher than the temperature of the second cooling stream. In the embodiment, the pressure of the first cooling stream is higher than the pressure of the second cooling stream. In another aspect, the cold end expander emits a two-phase stream separated into a second cooling stream and a second pressurized LNG stream. Specifically, it allows the generated natural gas stream to be treated and, if present, impurities such as water, heavy hydrocarbons, and acid gas to be removed to make the natural gas suitable for liquefaction. be able to. The treated natural gas can be directed to the HPCE process where it is compressed to a pressure higher than 2,000 psia (12,790 kPa) or higher than 3,000 psia (20,680 kPa). The high temperature compressed gas can then be cooled by heat exchange with the environment to form compressed natural gas. The compressed natural gas is expanded almost equienotropically to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPa) or more preferably to a pressure of less than 2,000 psia (12,790 kPa) to form a cooled pretreatment gas stream. The pressure of the treated gas cooled here is less than the pressure of the compressed natural gas. The chilled treated natural gas can be completely liquefied by direct heat exchange with the first cooling stream and the second cooling stream to produce a first pressurized LNG stream. The first pressurized LNG stream can be mixed with the second pressurized LNG stream to form a pressurized LNG stream. The pressurized LNG stream can be directed to at least one two-phase separation stage in which the two-phase stream obtained by reducing the pressure of the pressurized LNG stream is separated into a flash gas stream and an LNG generation stream. The flash gas stream exchanges heat with the pressurized LNG stream and the cold treated natural gas stream before being compressed to mix with a second cooling stream that is pressurized and / or recirculated for the fuel gas. can do.
給送ガス膨張器ベースの工程とHPCE工程の組合せは、従来の給送ガス膨張器ベースの工程に勝るいくつかの利点を有する。それと共にHPCE工程を含むことで、20~25%だけ給送ガス膨張器ベースの工程の効果を強化することができる。従って、本発明の給送ガス膨張器工程は、外部冷凍を使用せず、作動の容易さ、及び機器数の減少の利点を依然として提供しながら、SMR工程のものに近づく効率を有する。更に、再循環圧縮器の冷媒流量及びサイズは、HPCE工程と組み合わせた膨張器ベースの工程に対して有意に低くなると予想される。これらの理由のために、開示する態様による単一液化トレインの生産容量は、類似のサイズにされた従来の膨張器ベースの液化工程の生産容量を50%よりも高く超える場合がある。 The combination of the feed gas inflator-based process and the HPCE process has several advantages over the conventional feed gas inflator-based process. By including the HPCE process at the same time, the effect of the feed gas expander-based process can be enhanced by 20 to 25%. Therefore, the feed gas inflator process of the present invention does not use external freezing and has efficiencies approaching those of the SMR process while still providing the advantages of ease of operation and reduced number of devices. In addition, the refrigerant flow rate and size of the recirculation compressor is expected to be significantly lower compared to the inflator-based process combined with the HPCE process. For these reasons, the production capacity of a single liquefaction train according to the disclosed embodiments may exceed the production capacity of a similarly sized conventional inflator-based liquefaction process by more than 50%.
図3は、FLNG300上のSMR液化モジュールの配置を例示する図である。前処理されるか又は他に液化に適切な天然ガス302は、5つの同一又はほぼ同一のSMR液化モジュール又はトレイン304、306、308、310、312間で均等に分配することができる。一例として、各SMR液化モジュールは、ガスタービン又は電気モータ(図示せず)のいずれかから圧縮動力の約50MWを受け入れて、SMR液化モジュールの圧縮器を駆動することができる。各SMR液化モジュールは、FLNG用途に対してLNGの約7.5MTAの総ストリーム日生産のためにLNGの約1.5MTAを生成することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement of the SMR liquefaction module on the
図4は、開示する態様によるFLNG400上のSMR液化モジュール又はトレイン406、408、410、412とHPCEモジュールとの配置を例示する図である。前処理されるか又は他に液化に適切な天然ガス402は、冷えた前処理ガスストリーム405を生成するHPCEモジュール404に向けることができる。HPCEモジュール404は、例えば、ガスタービン又は電気モータ(図示せず)から圧縮動力の約50MWを受け入れてHPCEモジュール404内で1又は2以上の圧縮器を駆動することができる。冷えた前処理ガスは、4つの同一の又はほぼ同一のSMR液化モジュール406,408、410、412間に均等に分配することができる。各SMR液化モジュールは、ガスタービン又は電気モータ(図示せず)のいずれかから圧縮動力の約50MWを受け入れて、それぞれのSMR液化モジュールの圧縮器を駆動することができる。各SMR液化モジュールは、FLNG用途に対してLNGの約7.6MTAの総ストリーム日生産のためにLNGの約1.9MTAを生成することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the arrangement of the SMR liquefaction module or trains 406, 408, 410, 412 and the HPCE module on the
図5は、図4で参照したHPCEモジュール500の態様を例示する図である。前処理されて不純物を除去した又は他に液化に適切な天然ガスストリーム502は、第1の圧縮器504の中に給送されて第1の中間圧ガスストリーム506を形成する。第1の中間圧ガスストリーム506は、第1の中間圧ガスストリーム506が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却した第1の中間圧ガスストリーム510を形成する第1の熱交換器508を通って流れることができる。第1の熱交換器508は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却した第1の中間圧ガスストリーム510は、第2の圧縮器512内で圧縮されて第2の中間圧ガスストリーム514を形成することができる。第2の中間圧ガスストリーム514は、第2の中間圧ガスストリーム514が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却した第2の中間圧ガスストリーム518を形成する第2の熱交換器516を通って流れることができる。第2の熱交換器516は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却した第2の中間圧ガスストリーム518は、第3の圧縮器520内で圧縮されて高圧ガスストリーム522を形成することができる。高圧ガスストリーム522の圧力は、2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高いとすることができる。高圧ガスストリーム522は、高圧ガスストリーム522が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却高圧ガスストリーム526を形成する第3の熱交換器524を通って流れることができる。第3の熱交換器524は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却高圧ガスストリーム526は、膨張器528内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム530を形成することができる。冷えた前処理ガスストリーム530の圧力は、3,000psia(20,680kPa)未満又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満とすることができ、冷えた前処理ガスストリーム530の圧力は、冷却高圧ガスストリーム526の圧力未満とすることができる。態様では、第3の圧縮器520は、線532によって示すように、膨張器528によって生成されるシャフト動力によって専ら駆動することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of the
図6は、給送ガス膨張器ベースのLNG液化工程600と組み合わせたHPCE工程601を例示する図である。天然ガスを処理し、存在する場合に水、重質炭化水素、及び酸性ガスのような不純物を除去して液化に適する処理天然ガスストリーム602を生成することができる。処理天然ガスストリーム602は、再循環冷媒ガスストリーム604と混合されて複合ストリーム606を形成することができる。複合ストリーム606は、複合ストリーム606が第1の圧縮器608内で圧縮されて中間圧ガスストリーム610を形成するHPCE工程601に向けることができる。中間圧ガスストリーム610は、中間圧ガスストリーム610が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却中間圧ガスストリーム614を形成する第1の熱交換器612を通って流れることができる。第1の熱交換器612は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却中間圧ガスストリーム614は、第2の圧縮器616内で圧縮されて高圧ガスストリーム618を形成することができる。高圧ガスストリーム618の圧力は、2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高いとすることができる。高圧ガスストリーム618は、高圧ガスストリーム618が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却高圧ガスストリーム622を形成する第2の熱交換器620を通って流れることができる。第2の熱交換器620は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却高圧ガスストリーム622は、HPCE膨張器624内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム626を形成することができる。冷えた前処理ガスストリーム626の圧力は、3,000psia(20,680kPa)未満又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満であり、ここで冷えた前処理ガスストリーム626の圧力は、冷却高圧ガスストリーム622の圧力未満である。態様では、第2の圧縮器616は、破線628によって表すように、膨張器624によって生成されるシャフト動力によって専ら駆動することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an
図6に示すように、冷えた前処理ガスストリーム626は、HPCE工程601を離れて給送ガス膨張器ベースの工程600に向けられる。冷えた前処理ガスストリーム626は、第2の冷えた前処理ガスストリーム630、第1の冷媒ストリーム632、及び第2の冷媒ストリーム634に分離することができる。第1の冷媒ストリーム632は、第1の膨張器636内で膨張されて第1の冷却ストリーム638を生成することができる。第1の冷却ストリーム638は、それが第2の冷えた前処理ガスストリーム630及び第2の冷媒ストリーム634と熱交換してこのストリームを冷却する少なくとも1つの低温熱交換器640に入る。第1の冷却ストリーム638は、第1の温かいストリーム642として少なくとも1つの低温熱交換器640を出る。第2の冷媒ストリーム634は、少なくとも1つの低温熱交換器640で冷却された後に、第2の膨張器644で膨張されて2相ストリーム646を生成することができる。2相ストリーム646の圧力は、第1の冷却ストリーム638の圧力と同じにすることができ、又はそれよりも低くすることができる。2相ストリーム646は、第1の2相分離器648内でその蒸気成分及びその液体成分に分離され、第2の冷却ストリーム650及び第2の加圧LNGストリーム652を形成することができる。第1の冷却ストリーム638の温度は、第2の冷却ストリーム650の温度よりも高い。第2の冷却ストリーム650は、それが第2の冷えた前処理ガスストリーム630及び第2の冷媒ストリーム634と熱交換してこのストリームを冷却する少なくとも1つの低温熱交換器640に入る。第2の冷却ストリーム650は、第2の温かいストリーム654として少なくとも1つの熱交換器640を出る。第2の冷えた前処理天然ガスストリーム630は、第1の冷却ストリーム638及び第2の冷却ストリーム650と熱交換して第1の加圧LNGストリーム656を生成する。第1の加圧LNGストリーム656は、少なくとも1つの熱交換器640を出た後で油圧タービン658内で圧力を低減することができる。第1の加圧LNGストリーム656は、第2の加圧LNGストリーム652と混合されて複合加圧LNGストリーム660を形成することができる。複合加圧LNGストリーム660は、複合加圧LNGストリーム660の圧力が低下する第2の2相分離器662に向けることができるが、得られる2相ストリームは、エンドフラッシュガスストリーム664と製品LNGストリーム667に分離される。エンドフラッシュガスストリーム644は、第1の加圧LNGストリーム656を油圧タービン658に向ける前に、エンドフラッシュガス熱交換器668内で第1の加圧LNGストリーム656と熱交換することができる。更に、エンドフラッシュガスストリーム664は、少なくとも1つの低温熱交換器640に入り、第2の冷えた前処理ガスストリーム630及び第2の冷媒ストリーム634と熱交換して上述のストリームを冷却することができる。エンドフラッシュガスストリーム664は、第3の温かいストリーム670として少なくとも1つの熱交換器640を出る。第3の温かいストリーム670は、第1の再循環ガス圧縮器672で圧縮することができ、第1の再循環熱交換器674内で環境と熱交換されて第1の再循環ガスストリーム676を形成することができる。第1の再循環ガスストリーム676は、第2の温かいストリーム654と組み合わせることができ、同時に第2の再循環ガス圧縮器678内で圧縮することができ、かつ第2の再循環熱交換器680内で環境と熱交換して第2の再循環ガスストリーム682を形成することができる。第2の再循環ガスストリーム682は、第1の温かいストリーム642と組み合わせることができ、同時に第3及び第4の再循環ガス圧縮器684、686内で圧縮することができ、かつ第3の再循環熱交換器688内で環境と熱交換して再循環冷媒ガスストリーム604を形成することができる。第3の再循環ガス圧縮器684は、破線690によって示すように、第1の膨張器636によって生成されるシャフト動力によって専ら駆動することができる。第4の再循環ガス圧縮器686は、破線692によって示すように、第2の膨張器644によって生成されるシャフト動力によって専ら駆動することができる。
As shown in FIG. 6, the chilled
図7は、開示する態様に従ってLNGを生成する方法700を示している。ブロック702において、天然ガスストリームは、天然ガスのサプライから供給することができる。ブロック704において、天然ガスストリームは、少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で少なくとも2,000psiaの圧力まで圧縮され、圧縮天然ガスストリームを形成することができる。ブロック706において、圧縮天然ガスストリームは冷却され、冷却圧縮天然ガスストリームを形成することができる。ブロック708において、冷却圧縮天然ガスストリームは、少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを形成することができる。ブロック710において、冷えた天然ガスストリームを液化することができる。
FIG. 7 shows a
図8は、開示する態様による別のHPCE工程800を例示する図である。図1に示すHPCE工程100のように、HPCE工程800は、前処理天然ガスストリーム804を圧縮して中間圧ガスストリーム806を形成する第1の圧縮器802を含むことができる。中間圧ガスストリーム806は、中間圧ガスストリーム806が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却中間圧ガスストリーム810を形成する第1の熱交換器808を通って流れることができる。第1の熱交換器808は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却中間圧ガスストリーム810は、第2の圧縮器812内で圧縮されて高圧ガスストリーム814を形成することができる。高圧ガスストリーム814の圧力は、2,000psia(13,790kPa)よりも高い又はより好ましくは3,000psia(20,680kPa)よりも高いとすることができる。高圧ガスストリーム814は、高圧ガスストリーム814が環境と間接的に熱交換することによって冷却されて冷却高圧ガスストリーム818を形成する第2の熱交換器816を通って流れることができる。第2の熱交換器816は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却高圧ガスストリーム818は、高圧熱交換器826に向けることができ、ここでそれは、HPCE工程800の外部の工程からの1又は2以上の冷媒ストリーム828と熱交換することによって周囲温度よりも低い温度まで更に冷却される。一態様では、1又は2以上の冷媒ストリームは、それがHPCE工程800を出た後に、冷えた前処理天然ガスストリーム822を極低温冷却し、冷やし、及び/又は液化した冷媒ストリームである。これらの冷媒ストリームは、天然ガスを液化した後でも、冷却高圧ガスストリーム818を冷却するほど十分に依然として冷たくすることができる。冷却高圧ガスストリーム818は、30度Cよりも低く又は20度Cよりも低く又は15度Cよりも低い温度で高圧熱交換器826を出て、膨張器820内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム822を形成する。冷えた前処理ガスストリーム122の圧力は、3,000psia(20,680kPa)未満又はより好ましくは2,000psia(13,790kPa)未満とすることができ、冷えた前処理ガスストリーム822の圧力は、冷却高圧ガスストリーム818の圧力未満である。好ましい態様では、第2の圧縮器812は、破線824によって示すように、膨張器820によって生成されるシャフト動力によって専ら駆動することができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating another
図9は、HPCE工程601に類似であって給送ガス膨張器ベースのLNG液化工程900と組み合わせたHPCE工程901の実施を示している。図6に見られる参照番号(例えば、636、644、668)によって識別される図9のこれらの要素は、上述の要素と同一又は類似の機能を果たし、簡略化のためにこれ以上は説明しないことになる。HPCE工程901は、冷却高圧ガスストリーム622と少なくとも1つの低温熱交換器640を出た第1の温かいストリーム642間で熱交換する高圧熱交換器905を含む。高圧熱交換器905を通過した後に、第1の温かいストリーム642は、上述のように第2の再循環ガスストリーム682と組み合わされて第3及び第4の再循環ガス圧縮器684、686内で圧縮される。
FIG. 9 shows the implementation of the
図10は、HPCE工程601に類似であって給送ガス膨張器ベースのLNG液化工程1000と組み合わせたHPCE工程1001の別の実施を示している。図6に見られる参照番号(例えば、636、644、668)によって識別される図10のこれらの要素は、上述の要素と同一又は類似の機能を果たし、簡略化のためにこれ以上は説明しないことになる。HPCE工程1001は、冷却高圧ガスストリーム622と少なくとも1つの低温熱交換器640を出た第2の温かいストリーム654間で熱交換する高圧熱交換器1005を含む。高圧熱交換器1005を通過した後に、第2の温かいストリーム654は、上述のように第1の再循環ガスストリーム676と組み合わされて第2の再循環ガス圧縮器678内で圧縮される。
FIG. 10 shows another implementation of
図11は、HPCE工程601に類似であって給送ガス膨張器ベースのLNG液化工程1100と組み合わせたHPCE工程1101の別の実施を示している。図6に見られる参照番号(例えば、636、644、668)によって識別される図11のこれらの要素は、上述の要素と同一又は類似の機能を果たし、簡略化のためにこれ以上は説明しないことになる。HPCE工程1101は、冷却高圧ガスストリーム622と少なくとも1つの低温熱交換器640を出た第1の温かいストリーム642及び第2の温かいストリーム654間で熱交換する高圧熱交換器1105を含む。高圧熱交換器1105を通過した後に、第1の温かいストリーム642は、上述のように第2の再循環ガスストリーム682と組み合わされて第3及び第4の再循環ガス圧縮器684、686内で圧縮される。高圧熱交換器1105を通過した後に、第2の温かいストリーム654は、上述のように第1の再循環ガスストリーム676と組み合わされて第2の再循環ガス圧縮器678内で圧縮される。
FIG. 11 shows another implementation of HPCE step 1101, which is similar to
HPCEモジュール内に高圧熱交換器を含む開示する態様(すなわち、図8~11)は、冷媒ストリームを利用し、初期使用後にHPCEモジュールの天然ガスストリームの予冷を増大するほど十分に依然として冷たい。HPCEモジュールでそのような高圧熱交換器を使用する利点は、図9に示す液化工程全体の効率を例えば図6に示す液化工程の効率と比較して約3%も改善することができるということである。 The disclosed embodiment comprising a high pressure heat exchanger in the HPCE module (ie, FIGS. 8-11) is still cold enough to utilize the refrigerant stream and increase the precooling of the natural gas stream of the HPCE module after initial use. The advantage of using such a high pressure heat exchanger in the HPCE module is that the efficiency of the entire liquefaction process shown in FIG. 9 can be improved by about 3% compared to, for example, the efficiency of the liquefaction process shown in FIG. Is.
図12は、開示する態様に従ってLNGを生成する方法1200である。ブロック1202において、天然ガスストリームは、天然ガスのサプライから供給することができる。ブロック1204において、天然ガスストリームは、少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で少なくとも2,000psiaの圧力まで圧縮され、圧縮天然ガスストリームを形成することができる。ブロック1206において、圧縮天然ガスストリームは冷却され、冷却圧縮天然ガスストリームを形成することができる。ブロック1208において、冷却圧縮天然ガスストリームは、周囲温度よりも低い温度まで追加冷却されて追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1210において、冷却圧縮天然ガスストリームは、少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを形成することができる。ブロック1212において、冷えた天然ガスストリームを液化することができる。
FIG. 12 is a
開示した態様は、以下の付番段落に示す方法及びシステムのあらゆる組合せを含むことができる。これは、上述の説明からあらゆる数の変形を想定することができるので、全ての可能な態様の完全なリストであると考えないものとする。
1.天然ガスサプライから天然ガスストリームを与える段階と、圧縮天然ガスストリームを形成するために少なくとも2,000psiaの圧力まで少なくとも2つの直列に配置された圧縮器で天然ガスストリームを圧縮する段階と、冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために周囲温度空気又は水との間接熱交換によって圧縮天然ガスストリームを冷却する段階と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために周囲温度よりも低い温度まで冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却する段階と、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで追加冷却圧縮天然ガスストリームを少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、液化天然ガス及び温かい冷媒を形成するために冷媒との間接熱交換によって冷えた天然ガスストリームを液化する段階とを含み、冷却圧縮天然ガスストリームが、温かい冷媒を使用して追加冷却される液化天然ガス(LNG)を生成する方法。
2.冷えた天然ガスストリームを液化する段階が、1又は2以上の単一混合冷媒(SMR)液化トレイン内で行われる段落1の方法。
3.冷えた天然ガスストリームを液化する段階が、1又は2以上の膨張器ベースの液化モジュール内で行われ、膨張器ベースの液化モジュールが、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方である段落1の方法。
4.給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールであり、開ループ給送ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームが、圧縮段階の前に天然ガスストリームと組み合わされる段落3の方法。
5.冷えた天然ガスストリームが、第1の冷えた天然ガスストリームであり、方法が、第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階と、第1の温度を有する第1の冷却ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から放出する段階と、第2の温度を有する第2の冷却ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から放出する段階とを更に含み、第1の温度が、第2の温度よりも高い段落4の方法。
6.暖端膨張器内で第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、冷端膨張器内で第2の冷媒ストリームを膨張させて第2の冷却ストリームを生成する段階とを更に含む段階5の方法。
7.第1の温度を有する第1の冷却ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から放出する段階と、第2の温度を有する2相ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から放出し、第1の温度が第2の温度よりも高い段階と、暖端膨張器内で第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、冷端膨張器内で第2の冷媒ストリームを膨張させて2相ストリームを生成する段階と、2相ストリームを第2の冷却ストリームと第1の加圧LNGストリームに分離する段階とを更に含む段落4の方法。
8.第1の冷却ストリームの圧力が、第2の冷却ストリームの圧力と同じか又は類似である又は第2の冷却ストリームの圧力よりも高いのうちの一方である段落5~7のいずれかの方法。
9.液化する段階が、第1の冷却ストリーム及び第2の冷却ストリームと熱交換して第1の温かい冷却ストリーム及び第2の温かい冷却ストリームを形成することにより、第2の冷えた天然ガスストリームを冷却して第2の加圧LNGストリームを形成する段階を含む段落5~7のいずれかの方法。
10.第2の加圧LNGストリームが、第2の加圧LNGストリームを膨張させる前に第1の加圧LNGストリームと混合される段落9の方法。
11.第2の加圧LNGストリームが圧力低下の少なくとも1つの段を受けるように、第2の加圧LNGストリームの圧力を低減する段階と、減圧の第2の加圧LNGストリームをエンドフラッシュガスストリームとLNGストリームに分離する段階と、エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却する段階とを更に含む段落9の方法。
12.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後に、エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、かつ圧縮エンドフラッシュガスストリームを1又は2以上の再循環冷媒ストリームと混合する段階を更に含む段落11の方法。
13.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後に、エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、かつ燃料として圧縮エンドフラッシュガスストリームを使用する段階を更に含む段落11の方法。
14.第1の温かい冷却ストリームが、温かい冷媒として使用され、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段落9の方法。
15.第2の温かい冷却ストリームが、温かい冷媒として使用され、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段落9の方法。
16.膨張器ベースの液化モジュールが、第1の気相冷凍回路内に第1の膨張冷媒と、第2の気相冷凍回路内に第2の膨張冷媒とを含む段落3の方法。
17.第1の膨張冷媒が、給送ガスである段落16の方法。
18.第1の気相冷凍回路が、閉ループ冷凍回路である段落16又は段落17の方法。
19.第2の膨張冷媒が、窒素である段落16~18のいずれかの方法。
20.第2の気相冷凍回路が、閉ループ冷凍回路である段落16~19のいずれかの方法。
21.少なくとも2つの圧縮器が、3,000psiaよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮する段落1~20のいずれかの方法。
22.天然ガス膨張器が、追加冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させる仕事生成膨張器である段落1~21のいずれかの方法。
23.浮遊式LNG構造体の上甲板上で圧縮、冷却、追加冷却、膨張、及び液化段階を行う段階を更に含む段落1~22のいずれかの方法。
24.追加冷却圧縮天然ガスストリームの温度が30℃未満である段落1~23のいずれかの方法。
25.追加冷却圧縮天然ガスストリームの温度が15℃未満である段落1~24のいずれかの方法。
26.天然ガスの液化のための装置であって、2,000psiaよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、冷却圧縮天然ガスストリームを周囲温度よりも低い温度まで更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインとを含み、液化トレインによって使用された温かい冷媒が、冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却するように熱交換器に向けられる装置。
27.液化トレインが、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方を含み、装置が、液化トレインが開ループ給送ガス膨張器ベースのモジュールを含む時に、天然ガスストリームが2又は3以上の直列に配置された圧縮器によって圧縮される前に天然ガスストリームと組み合わされた開ループ給送ガス膨張器ベースのモジュールの再循環冷媒ストリームを更に含み、冷えた天然ガスストリームが、第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離される第1の冷えた天然ガスストリームである段落26の装置。
28.給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、第1の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出された第1の温度を有する第1の冷却ストリームを形成するように構成された暖端膨張器と、第2の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出される第2の温度を有する第2の冷却ストリーム及び2相ストリームのうちの一方を形成するように構成された冷端膨張器とを含み、第1の温度が、第2の温度よりも高い段落27の装置。
29.天然ガス膨張器が、冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させるように構成された仕事生成膨張器である段落26~28のいずれかの装置。
30.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、冷却要素、熱交換器、少なくとも1つの仕事生成膨張器、及び液化トレインが、浮遊式LNG構造体上に配置される段落26~29のいずれかの装置。
31.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、冷却要素、熱交換器、及び少なくとも1つの仕事生成膨張器が、浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール内に配置される段落30の装置。
32.浮遊式LNG構造体であって、2,000psiaよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、周囲温度よりも低い温度まで冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインとを含み、液化トレインによって使用された温かい冷媒が、冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却するように熱交換器に向けられる浮遊式LNG構造体。
The disclosed embodiments may include any combination of methods and systems shown in the numbered paragraphs below. This is not considered to be a complete list of all possible embodiments, as any number of variants can be envisioned from the above description.
1. 1. Cooling compression, the step of feeding the natural gas stream from the natural gas supply, and the step of compressing the natural gas stream with at least two series-arranged compressors up to a pressure of at least 2,000 psia to form the compressed natural gas stream. Ambient temperature to form a natural gas stream Compressed to cool the natural gas stream by indirect heat exchange with air or water Compressed to a temperature lower than the ambient temperature to form an additional cooling compressed natural gas stream Compressed natural Additional cooling of the gas stream and at least one job generation of additional cooling compressed natural gas stream to a pressure less than 3,000 psia and not higher than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. The stage of expanding in a natural gas inflator to form a cooled natural gas stream, and the stage of liquefying the cooled natural gas stream by indirect heat exchange with the refrigerant to form liquefied natural gas and warm refrigerant. A method in which a cooled compressed natural gas stream comprises liquefied natural gas (LNG) that is additionally cooled using warm refrigerants.
2. 2. The method of paragraph 1 in which the step of liquefying a cold natural gas stream is carried out within one or more single mixed refrigerant (SMR) liquefaction trains.
3. 3. The step of liquefying the cold natural gas stream takes place in one or more expander-based liquefaction modules, with the expander-based liquefaction module being the nitrogen gas expander-based liquefaction module and the feed gas expander-based. The method of paragraph 1 which is one of the liquefaction modules of.
4. The feed gas inflator-based liquefaction module is an open-loop feed gas inflator-based liquefaction module, and the recirculated refrigerant stream in the open-loop feed gas inflator-based process is a natural gas stream before the compression phase. The method of paragraph 3 combined with.
5. The chilled natural gas stream is the first chilled natural gas stream, and the method is to transform the first chilled natural gas stream into a second chilled natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant. It has a second temperature, a step of separating into streams, a step of discharging a first cooling stream having a first temperature from a warm-end inflator forming part of a feed gas inflator-based liquefaction module. Paragraph 4 in which the first temperature is higher than the second temperature, further comprising discharging the second cooling stream from the cold end expander forming part of the feed gas expander-based liquefaction module. Method.
6. A step of expanding the first refrigerant stream in the warm end expander to generate the first cooling stream and a step of expanding the second refrigerant stream in the cold end expander to generate the second cooling stream. The method of step 5 further comprising.
7. A step of discharging a first cooling stream having a first temperature from a warm-end inflator forming part of a feed gas inflator-based liquefaction module and a feed gas of a two-phase stream having a second temperature. Discharge from the cold-end inflator, which forms part of the inflator-based liquefaction module, and expand the first refrigerant stream in the warm-end inflator as well as when the first temperature is higher than the second temperature. The stage of generating the first cooling stream, the stage of expanding the second refrigerant stream in the cold end expander to generate the two-phase stream, and the stage of combining the two-phase stream with the second cooling stream and the first pressurization. The method of paragraph 4 further comprising the step of separating into an LNG stream.
8. The method of any of paragraphs 5-7, wherein the pressure of the first cooling stream is either the same as or similar to the pressure of the second cooling stream or higher than the pressure of the second cooling stream.
9. The liquefaction stage cools the second cold natural gas stream by exchanging heat with the first and second cooling streams to form the first warm cooling stream and the second warm cooling stream. The method of any of paragraphs 5-7, comprising the step of forming a second pressurized LNG stream.
10. The method of paragraph 9, wherein the second pressurized LNG stream is mixed with the first pressurized LNG stream before inflating the second pressurized LNG stream.
11. A step of reducing the pressure of the second pressurized LNG stream and a second pressurized LNG stream of depressurization are referred to as an end flush gas stream so that the second pressurized LNG stream undergoes at least one stage of pressure drop. The method of paragraph 9, further comprising a step of separating into an LNG stream and a step of cooling a second pressurized LNG stream and a second cold natural gas stream using an end flush gas stream.
12. After cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flush gas stream, the end flash gas stream is compressed and the compressed end flash gas stream is re-released by one or more. The method of paragraph 11 further comprising mixing with a circulating refrigerant stream.
13. After cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flush gas stream, the steps of compressing the end flash gas stream and using the compressed end flush gas stream as fuel. Further including the method of paragraph 11.
14. The method of paragraph 9 where the first warm cooling stream is used as the warm refrigerant and the cooling compressed natural gas stream is additionally cooled to form an additional cooling compressed natural gas stream.
15. The method of paragraph 9 where a second warm cooling stream is used as the warm refrigerant and the cooling compressed natural gas stream is additionally cooled to form an additional cooling compressed natural gas stream.
16. The method of paragraph 3 wherein the expander-based liquefaction module comprises a first expansion refrigerant in a first gas phase refrigeration circuit and a second expansion refrigerant in a second gas phase refrigeration circuit.
17. The method of paragraph 16 where the first expanding refrigerant is the feed gas.
18. The method of paragraph 16 or paragraph 17, wherein the first gas phase refrigeration circuit is a closed loop refrigeration circuit.
19. The method of any of paragraphs 16-18, wherein the second expanding refrigerant is nitrogen.
20. The method of any of paragraphs 16-19, wherein the second gas phase refrigeration circuit is a closed loop refrigeration circuit.
21. The method of any of paragraphs 1-20, wherein at least two compressors compress the natural gas stream to a pressure higher than 3,000 psia.
22. The method of any of paragraphs 1-21, wherein the natural gas inflator is a work-generated inflator that inflates an additional cooled compressed natural gas stream to a pressure of less than 2,000 psia.
23. The method of any of paragraphs 1-22, further comprising the steps of performing compression, cooling, additional cooling, expansion, and liquefaction on the upper deck of the floating LNG structure.
24. The method of any of paragraphs 1-23, wherein the temperature of the additional cooling compressed natural gas stream is less than 30 ° C.
25. The method of any of paragraphs 1-24, wherein the temperature of the additional cooling compressed natural gas stream is less than 15 ° C.
26. A device for liquefaction of natural gas, at least two series-arranged compressions configured to compress a natural gas stream to a pressure higher than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. The vessel, the cooling elements configured to cool the compressed natural gas stream and thereby form the cooled compressed natural gas stream, and the cooled compressed natural gas stream further cooled to a temperature below the ambient temperature, thereby adding. A heat exchanger configured to produce a cooled compressed natural gas stream and an additional cooled compressed natural gas stream less than 3,000 psia and at least two series-arranged compressors above the pressure to compress the natural gas stream. It includes at least one work-generating inflator configured to expand to a moderate pressure, thereby forming a chilled natural gas stream, and a liquefaction train configured to liquefy the chilled natural gas stream. A device in which the warm refrigerant used by the liquefaction train is directed to the heat exchanger to further cool the cooled compressed natural gas stream.
27. When the liquefaction train includes one of a nitrogen gas inflator-based liquefaction module and an open-loop feed gas inflator-based liquefaction module and the device includes an open-loop feed gas inflator-based module in the liquefaction train. Further includes a recirculated refrigerant stream of an open-loop feed gas expander-based module combined with the natural gas stream before the natural gas stream is compressed by two or more series-arranged compressors and cooled. The device of paragraph 26, wherein the natural gas stream is a first cold natural gas stream separated into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
28. A warm-end inflator configured such that a feed gas inflator-based liquefaction module expands a first refrigerant stream to form a first cooling stream with a first temperature discharged from it. A second cooling stream having a second temperature and a cold end expander configured to form one of a two-phase stream that expands the second refrigerant stream and is discharged from it. The device of paragraph 27, wherein the temperature of 1 is higher than the temperature of the second.
29. The device of any of paragraphs 26-28, wherein the natural gas inflator is a work-generated inflator configured to inflate a cooled compressed natural gas stream to a pressure of less than 2,000 psia.
30. The device of any of paragraphs 26-29, wherein at least two series-arranged compressors, cooling elements, heat exchangers, at least one work-generating inflator, and a liquefaction train are arranged on a floating LNG structure. ..
31. The device of paragraph 30 in which at least two series-arranged compressors, cooling elements, heat exchangers, and at least one work-generating inflator are arranged in a single module on the upper deck of a floating LNG structure. ..
32. A floating LNG structure with at least two series-arranged compressors configured to compress the natural gas stream to a pressure above 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. Cooling elements configured to cool the compressed natural gas stream, thereby forming a cooled compressed natural gas stream, and further cooling the compressed natural gas stream to a temperature below the ambient temperature, thereby additional cooling compressed natural. Pressure not higher than the pressure at which a heat exchanger configured to produce a gas stream and an additional cooling compressed natural gas stream less than 3,000 psia and at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. Includes at least one work-generating inflator configured to expand to and thereby form a chilled natural gas stream, and a liquefaction train configured to liquefy the chilled natural gas stream by liquefaction train. A floating LNG structure in which the warm refrigerant used is directed to the heat exchanger to further cool the cooled compressed natural gas stream.
以上は本発明の開示する態様に関するものであるが、本発明の開示の他の及び更に別の態様は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、かつその範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。 Although the above relates to the aspects disclosed by the present invention, other and yet other aspects of the disclosure of the present invention can be devised without departing from the basic scope, and the scope thereof is as follows. Determined by the scope of claims.
800:HPCE工程
802:第1の圧縮器
806:中間圧ガスストリーム
816:第2の熱交換器
828:冷媒ストリーム
800: HPCE process 802: First compressor 806: Intermediate pressure gas stream 816: Second heat exchanger 828: Refrigerant stream
Claims (15)
天然ガスサプライから天然ガスストリームを供給する段階と、
前記天然ガスストリームを少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で少なくとも2,000psiaの圧力まで圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記圧縮天然ガスストリームを周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷却圧縮天然ガスストリームを前記周囲温度よりも低い温度まで追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷えた天然ガスストリームを冷媒との間接熱交換によって液化して液化天然ガス及び温かい冷媒を形成する段階と、を含み、
前記冷却圧縮天然ガスストリームは、前記温かい冷媒を使用して追加冷却される、
前記冷えた天然ガスストリームを液化する段階は、1又は2以上の膨張器ベースの液化モジュール内で行われ、
前記膨張器ベースの液化モジュールは、給送ガス膨張器ベースの液化モジュールであり、
前記冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、
前記方法が、
前記第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階と、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から第1の温度を有する第1の冷却ストリームを放出する段階と、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から第2の温度を有する第2の冷却ストリームを放出する段階と、を更に含み、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い、
ことを特徴とする方法。 A method of producing liquefied natural gas (LNG).
The stage of supplying a natural gas stream from a natural gas supply,
A step of compressing the natural gas stream to a pressure of at least 2,000 psia in at least two series-arranged compressors to form a compressed natural gas stream.
A step of cooling the compressed natural gas stream by indirect heat exchange with ambient temperature air or water to form a cooled compressed natural gas stream.
A step of additionally cooling the cooled compressed natural gas stream to a temperature lower than the ambient temperature to form an additional cooled compressed natural gas stream.
At least one work-generated natural gas expansion to a pressure of less than 3,000 psia of the additional cooling compressed natural gas stream and not higher than the pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. The stage of inflating in the vessel, thereby forming a cooled natural gas stream,
It comprises the steps of liquefying the cold natural gas stream by indirect heat exchange with the refrigerant to form liquefied natural gas and a warm refrigerant.
The cooled compressed natural gas stream is additionally cooled using the warm refrigerant.
The step of liquefying the cold natural gas stream is performed in one or more inflator-based liquefaction modules.
The inflator-based liquefaction module is a feed gas inflator-based liquefaction module .
The chilled natural gas stream is the first chilled natural gas stream.
The above method
A step of separating the first cold natural gas stream into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
A step of discharging a first cooling stream having a first temperature from a warm-end inflator forming part of the feed gas inflator-based liquefaction module.
Further comprising ejecting a second cooling stream having a second temperature from the cold end expander forming part of the feed gas inflator based liquefaction module.
The first temperature is higher than the second temperature.
A method characterized by that.
前記開ループ給送ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームが、前記圧縮する段階の前に前記天然ガスストリームと組み合わされる、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 The feed gas inflator-based liquefaction module is an open-loop feed gas inflator-based liquefaction module.
The recirculated refrigerant stream in the open-loop feed gas expander-based process is combined with the natural gas stream prior to the compression step.
The method according to claim 1, wherein the method is characterized by the above.
前記第2の冷媒ストリームを前記冷端膨張器内で膨張させて前記第2の冷却ストリームを生成する段階と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 A step of expanding the first refrigerant stream in the warm-end inflator to generate the first cooling stream.
Further comprising the step of expanding the second refrigerant stream in the cold end expander to generate the second cooling stream.
The method according to claim 1 or 2 , wherein the method is characterized by the above.
前記第2の冷却ストリームの圧力と同じである、又は
前記第2の冷却ストリームの圧力よりも高い、
のうちの一方である、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。 The pressure of the first cooling stream is
Same as or higher than the pressure of the second cooling stream.
One of them,
The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the method is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。 The liquefaction step was cooled by exchanging heat with the first cooling stream and the second cooling stream to form a first warm cooling stream and a second warm cooling stream. Including the step of cooling the natural gas stream to form a second pressurized LNG stream,
The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the method is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 The second pressurized LNG stream is mixed with the first pressurized LNG stream before expanding the second pressurized LNG stream.
The method according to claim 5 , wherein the method is characterized by the above.
前記減圧第2加圧LNGストリームをエンドフラッシュガスストリームとLNGストリームに分離する段階と、
前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを前記エンドフラッシュガスストリームを使用して冷却する段階と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 A step of reducing the pressure of the second pressurized LNG stream so that the second pressurized LNG stream receives at least one stage of pressure reduction.
The step of separating the depressurized second pressurized LNG stream into an end flush gas stream and an LNG stream, and
Further comprising cooling the second pressurized LNG stream and the second chilled natural gas stream using the end flush gas stream.
The method according to claim 5 , wherein the method is characterized by the above.
前記圧縮エンドフラッシュガスストリームを燃料として使用する段階、を更に含む、
ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 After cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flush gas stream, the end flash gas stream is compressed and the compressed end flush gas stream is 1 Or at the stage of mixing with two or more recirculated refrigerant streams, or
Further comprising the step of using the compressed end flush gas stream as fuel.
The method according to claim 7 , wherein the method is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 The first warm cooling stream or the second warm cooling stream is used as the warm refrigerant to additionally cool the cooled compressed natural gas stream to form the additional cooled compressed natural gas stream.
The method according to claim 5 , wherein the method is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の方法。 The natural gas inflator is a work-generated inflator that inflates the additional cooled compressed natural gas stream to a pressure of less than 2,000 psia.
The method according to any one of claims 1 to 9 , wherein the method is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の方法。 Further including a step of performing the compression step, a cooling step, an additional cooling step, an expansion step, and a liquefaction step on the upper deck of the floating LNG structure.
The method according to any one of claims 1 to 10 , wherein the method is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の方法。 The temperature of the additional cooling compressed natural gas stream is less than 30 ° C or less than 15 ° C.
The method according to any one of claims 1 to 11 , wherein the method is characterized by that.
天然ガスストリームを2,000psiaよりも高い圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、
前記冷却圧縮天然ガスストリームを周囲温度よりも低い温度まで更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、
前記冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインと、を備え、
前記液化トレインは、開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールを備え、
前記液化トレインによって使用された温かい冷媒が、前記熱交換器に向けられて前記冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却し、
前記冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、
前記第1の冷えた天然ガスストリームが第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離され、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、暖端膨張器を備え、当該暖端膨張器は、前記第1の冷媒ストリームを膨張させて当該暖端膨張器から放出される第1の冷却ストリームを生成するように構成され、前記第1の冷却ストリームは第1の温度を有し、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、冷端膨張器を備え、当該冷端膨張器は、前記第2の冷媒ストリームを膨張させて、当該冷端膨張器から放出される第2の冷却ストリーム及び2相ストリームの一方を生成するように構成され、前記第2の冷却ストリーム又は前記2相ストリームは第2の温度を有し、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い、
ことを特徴とする装置。 A device for liquefaction of natural gas
With at least two series-arranged compressors configured to compress the natural gas stream to a pressure higher than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream.
A cooling element configured to cool the compressed natural gas stream and thereby form a cooled compressed natural gas stream.
A heat exchanger configured to further cool the cooled compressed natural gas stream to a temperature below the ambient temperature, thereby producing an additional cooled compressed natural gas stream.
The additional cooled compressed natural gas stream is expanded to a pressure less than 3,000 psia and not higher than the pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream, thereby cooling the natural gas stream. With at least one work-generating inflator configured to form a gas stream,
With a liquefaction train configured to liquefy the cold natural gas stream,
The liquefaction train comprises an open- loop feed gas expander-based liquefaction module .
The warm refrigerant used by the liquefaction train is directed at the heat exchanger to further cool the cooled compressed natural gas stream.
The chilled natural gas stream is the first chilled natural gas stream.
The first cold natural gas stream is separated into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
The feed gas inflator-based liquefaction module comprises a warm-end inflator, which expands the first refrigerant stream and releases a first cooling stream from the warm-end inflator. The first cooling stream has a first temperature and is configured to produce.
The feed gas inflator-based liquefaction module comprises a cold-end inflator, which expands the second refrigerant stream and releases a second cooling from the cold-end inflator. The second cooling stream or the two-phase stream is configured to generate one of a stream and a two-phase stream and has a second temperature.
The first temperature is higher than the second temperature.
A device characterized by that.
前記浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール上に配置される、
ことを特徴とする請求項13に記載の装置。 The at least two series-arranged compressors, the cooling element, the heat exchanger, the at least one work-generating inflator, and the liquefaction train are arranged or arranged on a floating LNG structure.
Placed on a single module on the upper deck of the floating LNG structure,
13. The apparatus according to claim 13 .
天然ガスストリームを2,000psiaよりも高い圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、
前記冷却圧縮天然ガスストリームを周囲温度よりも低い温度まで更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、
前記冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインと、を備え、
前記液化トレインは、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方を備え、
前記液化トレインによって使用された温かい冷媒が、前記熱交換器に向けられて前記冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却し、
前記冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、
前記第1の冷えた天然ガスストリームが第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離され、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、暖端膨張器を備え、当該暖端膨張器は、前記第1の冷媒ストリームを膨張させて当該暖端膨張器から放出される第1の冷却ストリームを生成するように構成され、前記第1の冷却ストリームは第1の温度を有し、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、冷端膨張器を備え、当該冷端膨張器は、前記第2の冷媒ストリームを膨張させて、当該冷端膨張器から放出される第2の冷却ストリーム及び2相ストリームの一方を生成するように構成され、前記第2の冷却ストリーム又は前記2相ストリームは第2の温度を有し、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い、
ことを特徴とする浮遊式LNG構造体。 It is a floating LNG structure and
With at least two series-arranged compressors configured to compress the natural gas stream to a pressure higher than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream.
A cooling element configured to cool the compressed natural gas stream and thereby form a cooled compressed natural gas stream.
A heat exchanger configured to further cool the cooled compressed natural gas stream to a temperature below the ambient temperature, thereby producing an additional cooled compressed natural gas stream.
The additional cooled compressed natural gas stream is expanded to a pressure less than 3,000 psia and not higher than the pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream, thereby cooling the natural gas stream. With at least one work-generating inflator configured to form a gas stream,
With a liquefaction train configured to liquefy the cold natural gas stream,
The liquefaction train comprises one of a nitrogen gas expander-based liquefaction module and an open-loop feed gas expander-based liquefaction module.
The warm refrigerant used by the liquefaction train is directed at the heat exchanger to further cool the cooled compressed natural gas stream.
The chilled natural gas stream is the first chilled natural gas stream.
The first cold natural gas stream is separated into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
The feed gas inflator-based liquefaction module comprises a warm-end inflator, which expands the first refrigerant stream and releases a first cooling stream from the warm-end inflator. The first cooling stream has a first temperature and is configured to produce.
The feed gas inflator-based liquefaction module comprises a cold-end inflator, which expands the second refrigerant stream and releases a second cooling from the cold-end inflator. The second cooling stream or the two-phase stream is configured to generate one of a stream and a two-phase stream and has a second temperature.
The first temperature is higher than the second temperature.
A floating LNG structure characterized by this.
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